Магнитное поле проводника

[murex]

У меня возникли 2 вопроса:
1) Если проводник с постоянным полем загнуть в полуокружность (концы параллельны), будет ли магнитное поле проводника каким-либо образом воздействовать на загнутую часть проводника (а именно на сами электроны проводника)?
2) Можно ли найти в этом случае модуль магнитной индукции в центре полуокружности без использования закона Био-Савара? (Проще говоря, на школьном уровне)

[Munin]

2) - добавьте вторую полуокружность.

[murex]

Я использую такой ход мысли: двигаясь в прямой части проводника, электроны, приближённо говоря, имеют постоянную скорость, а в загнутой части они будут двигаться с центростремительным ускорением, что предположительно означает потери энергии электронов на излучение(?).
P.S. Я школьник

[Munin]

Если бы электроны двигались по отдельности, то они бы излучали. Но поскольку они бегут тесным сплошным потоком, то в целом не излучают. Это не так просто объяснить школьнику, но суть там в том, что "слаженная толпа" электронов в целом выглядит как нечто неизменное, и поэтому излучать ей нечем. (Разумеется, если ток постоянный, а не меняется по времени.)

Представьте себе прут, погружённый в воду. Когда его двигают по горизонтали, от него будут разбегаться волны. Возьмём "расчёску" таких прутьев. Волн станет только больше. Но если эти прутья сольются в одно целое, например, в какой-то плоский лист, который будет двигаться вдоль себя, то волн он уже не будет создавать (кроме как своим передним и задним концом).

[murex]

Munin в сообщении #1091887 писал(а):

Если бы электроны двигались по отдельности, то они бы излучали. Но поскольку они бегут тесным сплошным потоком, то в целом не излучают. Это не так просто объяснить школьнику, но суть там в том, что "слаженная толпа" электронов в целом выглядит как нечто неизменное, и поэтому излучать ей нечем. (Разумеется, если ток постоянный, а не меняется по времени.)

Представьте себе прут, погружённый в воду. Когда его двигают по горизонтали, от него будут разбегаться волны. Возьмём "расчёску" таких прутьев. Волн станет только больше. Но если эти прутья сольются в одно целое, например, в какой-то плоский лист, который будет двигаться вдоль себя, то волн он уже не будет создавать (кроме как своим передним и задним концом).

То есть, по сути, ускорение не будет изменять энергии частиц?

-- 18.01.2016, 21:28 --

Напишите, пожалуйста, какие материалы можно прочитать на эту тему

[peripatetik]

Munin в сообщении #1091887 писал(а):

Если бы электроны двигались по отдельности, то они бы излучали. Но поскольку они бегут тесным сплошным потоком, то в целом не излучают.

"Полна чудес могучая природа".

[Munin]

murex в сообщении #1091890 писал(а):

То есть, по сути, ускорение не будет изменять энергии частиц?

Ускорение и так часто не изменяет энергии частиц. Например, если частица равномерно движется по кругу.

Тут вопрос в другом. Электроны, двигаясь ускоренно, излучают. Это уже не механическое явление, а электромагнитное, полевое. Но это излучение исчезает в том пределе, когда все электроны сливаются в единую "электронную жидкость", образующую постоянный ток. Постоянный ток - не излучает. Даже когда он течёт по самым изогнутым проводам. А вот переменный ток - опять начинает излучать.

murex в сообщении #1091890 писал(а):

Напишите, пожалуйста, какие материалы можно прочитать на эту тему

Вы меня в тупик ставите. Я могу себе представить полную программу для изучения, но это стопка из 3-4 учебников по математике и 2-3 по физике. Все вузовского уровня, до 2-3 курса, заканчивая довольно теоретической физикой и математической физикой. Но что можно почитать на эту тему школьнику?

Боюсь, я могу порекомендовать только общие материалы, которые дадут только общее представление об электродинамике.
Зильберман. Электричество и магнетизм.
Фейнмановские лекции по физике. Выпуск 5. Электричество и магнетизм. Выпуск 6. Электродинамика.
Эти книги можно читать школьнику.

Но того конкретного ответа, который я вам даю, вы в них не почерпнёте.

peripatetik в сообщении #1091926 писал(а):

"Полна чудес могучая природа".

Техническим языком говоря, волны, исходящие от разных электронов, интерферируют, и в точности гасят друг друга. Так что никаких волн в итоге не излучается, а остаётся только ближнее поле.

Аналогичное явление бывает в электростатике. Когда мы берём один точечный электрон, он собой ничего не может экранировать. Какое-то электрическое поле, которое было до него, будет "обходить" его со всех сторон, и проходить за него. И если мы возьмём много таких точечных электронов, но конечное их количество, то результат будет тот же самый. А стоит нам взять непрерывную "жидкость" электронов, как мы в итоге можем сделать абсолютно экранирующую проводящую оболочку. Например, замкнуть в неё какие-то заряды, и наружу не пройдёт никакого поля. Или наоборот, самому закрыться в такую оболочку, и не чувствовать никакого поля, которое находится снаружи.

[murex]

Спасибо большое, мне именно не хватает примерного представления о подобных явлениях
А всё таки не подскажите ли формулу для вычисления магн. индукции?

[Munin]

Прошу прощения. Кажется, я просто косвенно сослался на ту же формулу Био-Савара.

[peripatetik]

Munin в сообщении #1091936 писал(а):

peripatetik в сообщении #1091926 писал(а):

"Полна чудес могучая природа".

Техническим языком говоря, волны, исходящие от разных электронов, интерферируют, и в точности гасят друг друга. Так что никаких волн в итоге не излучается, а остаётся только ближнее поле.

Аналогичное явление бывает в электростатике. Когда мы берём один точечный электрон, он собой ничего не может экранировать. Какое-то электрическое поле, которое было до него, будет "обходить" его со всех сторон, и проходить за него. И если мы возьмём много таких точечных электронов, но конечное их количество, то результат будет тот же самый. А стоит нам взять непрерывную "жидкость" электронов, как мы в итоге можем сделать абсолютно экранирующую проводящую оболочку. Например, замкнуть в неё какие-то заряды, и наружу не пройдёт никакого поля. Или наоборот, самому закрыться в такую оболочку, и не чувствовать никакого поля, которое находится снаружи.

Тут внимательный школьник может задать вопрос почему же тогда существует синхротронное излучение? По-Вашей логике, если частиц в пучке очень много, то получается та самая "электронная жидкость", которая равномерно вращается в магнитном поле, то есть макроскопически можно считать что течет постоянный ток, который, согласно Вашей модели, не излучает. Что Вы ответите такому школьнику?

[AnatolyBa]

Хорошее замечание, но в ускорителе поток частиц разбит на маленькие сгустки. Это далеко не равномерный поток
http://elementy.ru/LHC/LHC/accelerator/beams

[rustot]

murex в сообщении #1091871 писал(а):

1) Если проводник с постоянным полем загнуть в полуокружность (концы параллельны), будет ли магнитное поле проводника каким-либо образом воздействовать на загнутую часть проводника (а именно на сами электроны проводника)?

Да, их прижмет к стенке в таком направлении что они будут стремиться распрямить провод

murex в сообщении #1091871 писал(а):

Можно ли найти в этом случае модуль магнитной индукции в центре полуокружности без использования закона Био-Савара? (Проще говоря, на школьном уровне)

Взять предпосчитанное кем либо поле создаваемое полным кольцом и поделить пополам. Или все-таки Био-Савара, это вполне школьный уровень, тем более что в данном симметричном случае интегрирование вырождается в умножение на длину провода

peripatetik в сообщении #1092083 писал(а):

Тут внимательный школьник может задать вопрос почему же тогда существует синхротронное излучение?

Если размазать все частицы по всей трассе равномерно и их будет достаточно много, то излучения не будет

[Munin]

peripatetik в сообщении #1092083 писал(а):

Тут внимательный школьник может задать вопрос

Вы-то - не внимательный школьник. Так что сидите в сторонке.

Школьник в этой теме - murex. Вот и подождём, пока он сам что-нибудь спросит.

peripatetik в сообщении #1092083 писал(а):

По-Вашей логике, если частиц в пучке очень много

К сожалению, их не настолько много. А вот сколько это - "настолько" - это рассчитывать надо, увы, и довольно сложными способами. (Для начала, вспомните-ка условия интерференции и дифракции.)

И ответ AnatolyBa, конечно, тоже играет роль (хотя не во всяком ускорителе главную).

[chislo_avogadro]

Т.е., если электрон в атоме считать размазанным в соответствии с волновой функцией состояния, то, возможно, он бы и классически не излучал. Бор был бы счастлив $-$ одним постулатом меньше...

[rustot]

chislo_avogadro в сообщении #1092171 писал(а):

Т.е., если электрон в атоме считать размазанным в соответствии с волновой функцией состояния, то, возможно, он бы и классически не излучал. Бор был бы счастлив $-$ одним постулатом меньше...

"волновая функция" и "классически" как то вместе странно смотрятся

один точечный заряд движущийся по окружности классически излучает, уже два одинаковых точечных заряда, диаметрально разнесенных, в направлении оси вращения в сумме абсолютно не излучают. в других направлениях небольшой остаток еще есть, добавление новых уменьшает эту величину