Магнитное поле и теория относительности.

[sergey zhukov]

realeugene
Так лампочка в таком эксперименте и не горит вовсе. Нет тока в цепи, т.к. внешняя цепь движется всегда в пространстве вне поля.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1492611 писал(а):

Так лампочка в таком эксперименте и не горит вовсе. Нет тока в цепи, т.к. внешняя цепь движется всегда в пространстве вне поля.

Но диск же движется в поле. И подвижные контакты снимают с него напряжение, созданное ЭДС индукции. Почему лампочка не горит?

[sergey zhukov]

realeugene
Если рассматривать ситуацию так, что диск, магнит и магнитопровод неподвижны, а крутится только внешняя цепь, то ясно, что диск в магнитном поле не крутится. Никакой ЭДС ни в нем, ни во внешней цепи не создается и лампочка гореть не будет.

Если же мы рассматриваем ситуацию так, что внешняя цепь неподвижна, а вращаются магнит, диск и магнитопровод, то диск - да - вращается в магнитном поле и в нем создается ЭДС. Но магнитопровод в этом случае сам представляет собой не осесимметричный вращающийся магнит, который, вероятно, будет создавать вихревое электрическое поле вокруг движущегося зазора. Это поле будет влиять на внешнюю цепь и компенсировать ЭДС диска.

Я припоминаю, что с обсуждения этой странности Эйнштейн начинал свою статью по СТО: если мы двигаем провод в постоянном магнитном поле (магнит неподвижен), то поле непосредственно действует на движущиеся заряды в проводе и создает ток благодаря силе Лоренца. А если магнитное поле переменное (двигаем магнит) при неподвижном проводе, то мы говорим, что переменное магнитное поле создает вихревое электрическое поле, которое действует на заряды в проводе и приводит к такому же току. Ситуация одна и та же, но обьяснения у нас почему-то разные.

Во всяком случае я уверен, что лампочка гореть не будет.

[Dmitriy40]

sergey zhukov в сообщении #1492646 писал(а):

Если рассматривать ситуацию так, что диск, магнит и магнитопровод неподвижны, а крутится только внешняя цепь, то ясно, что диск в магнитном поле не крутится. Никакой ЭДС ни в нем, ни во внешней цепи не создается и лампочка гореть не будет.

Ну вот зачем вы что-то выдумываете если в вики есть прекрасная табличка, где на зелёном фоне уже за вас указано что таки будет?

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1492646 писал(а):

Но магнитопровод в этом случае сам представляет собой не осесимметричный вращающийся магнит, который, вероятно, будет создавать вихревое электрическое поле вокруг движущегося зазора.

Вокруг зазора, но когда зазор подъезжает к внешним проводам мы размыкаем внешнюю цепь и замыкаем её опять, когда зазор проехал мимо проводов. Или же просто будем диск с замкнутым внешним магнитопроводом без зазора колебать из стороны в сторону. Лампочка не чувствительна к направлению тока. Ура, я придумал вечный двигатель!

[sergey zhukov]

Dmitriy40
Табличка хорошая. Из нее сразу следует, что ток в цепи бывает только тогда, когда есть относительное движение диска и внешней цепи. А состояние магнита вообще ни на что не влияет.

Но эта табличка прямо нам не подходит (по крайней мере, это не очевидно). В нашем случае кроме диска, магнита и внешней цепи есть еще и магнитопровод.

Хорошо, представим эту задачу немного по другому. В линейном варианте. Допустим, у нас есть очень длинный подковообразный магнит, который сдалан так, что в зазоре между полюсами у него по всей длине однородное магнитное поле. Возьмем прямоугольную П-образную рамку с одной скользящей стороной.

Если скользящую сторону рамки припаять и водить этой рамкой внутри зазора вдоль или вставить ее туда неподвижно и двигать магнит вдоль себя самого - тока нет.

Если же скользящую сторону освободить, вставить рамку в зазор, зафиксировать ее и двигать скользящую сторону (либо зафиксировать скользящую сторону и двигать рамку) - ток ест.
Все эти случаи соответствуют табличке в Вики.

А теперь можно надеть эту рамку на один из полюсов магнита так, что скользящая сторона окажется в зазоре, а рамка - снаружи. Если теперь рамку зафиксировать и начать одновременно двигать и магнит и скользящую сторону, то в рамке появится ток, т.к. скользящая сторона движется в магнитном поле. Но если магнит и скользящую сторону не двигать, а двигать рамку, то получиться должно то же самое, однако не видно никаких причин, по которым тут должен возникнуть ток. Рамка движется вне поля, почему возникает ток? Этот случай как раз соответствует последней задаче про диск и вращающийся магнитопровод.

Я не могу обьяснить это иначе, как только тем, что при движении рамки магнитный поток через нее меняется, т.к. меняется ее площадь (скользящая сторона неподвижна). Выглядит весьма странно: площадь прирастает за счет раздвижения рамки в той области, где поля нет. Понятно, что для магнитного потока это безразлично, но все равно странно. Что тут еще может быть?

Если мы склеили скользящий контакт с магнитом и двигаем все это вместе, а рамка неподвижна, то получается, что реакция все равно приходится на рамку. Т.е. в задаче про диск с вращающимся магнитопроводом ровно ничего не измениться. Вращающий момент все равно будет передаваться на измерительную цепь.

[densaface]

Проблема в измерительной цепи, она создает двоякость интерпретации наличием двух контактов, которые так или иначе испытывают практически такое же воздействие силовых линий магнитного поля как и сам диск. По идее если использовать потенциометр, регистрирующий перераспределение заряда в диске, тогда можно было бы однозначно подтвердить есть ли изменение перераспределения заряда в диске, когда мы просто вращаем внешний магнит при неподвижном диске. Наверно придется в гараже такое попробовать сделать.

[sergey zhukov]

sergey zhukov в сообщении #1492712 писал(а):

Я не могу обьяснить это иначе, как только тем, что при движении рамки магнитный поток через нее меняется, т.к. меняется ее площадь

Хотя, чушь же это. Никакой поток при этом не меняется. Мда… Не понятно.

Неужели эта лампочка будет гореть:


Ведь если вместо рамки двигать магнит со скользящей планкой, то движение скользящей планки в магнитном поле очевидно.

[densaface]

sergey zhukov в сообщении #1492712 писал(а):

Если теперь рамку зафиксировать и начать одновременно двигать и магнит и скользящую сторону, то в рамке появится ток, т.к. скользящая сторона движется в магнитном поле.

Почему Вы думаете, что будет ток? Относительно магнита скользящая сторона не будет двигаться, значит и тока не будет.

[chislo_avogadro]

sergey zhukov в сообщении #1492732 писал(а):

sergey zhukov в сообщении #1492712 писал(а):

Я не могу обьяснить это иначе, как только тем, что при движении рамки магнитный поток через нее меняется, т.к. меняется ее площадь

Хотя, чушь же это. Никакой поток при этом не меняется. Мда… Не понятно.

Неужели эта лампочка будет гореть:

Нет, вроде не с чего.

sergey zhukov в сообщении #1492732 писал(а):

Ведь если вместо рамки двигать магнит со скользящей планкой, то движение скользящей планки в магнитном поле очевидно.

Да, поток не меняется, но правило потока имеет ограниченное применение. При движении магнита в контуре есть $\partial \vec B / \partial t$, следовательно, ненулевая циркуляция $\vec E$ (добавочная).

[densaface]

chislo_avogadro в сообщении #1492742 писал(а):

sergey zhukov в сообщении #1492732 писал(а):

Ведь если вместо рамки двигать магнит со скользящей планкой, то движение скользящей планки в магнитном поле очевидно.

Да, поток не меняется, но правило потока имеет ограниченное применение. При движении магнита в контуре есть $\partial \vec B / \partial t$, следовательно, ненулевая циркуляция $\vec E$ (добавочная).

Почему, магнит же двигается вместе со скользящей одной стороной рамки. Если предполагать что магнитное поле вне магнита не существует, а лишь строго между полюсами, то никакой циркуляции не должно быть.

[realeugene]

chislo_avogadro в сообщении #1492742 писал(а):

При движении магнита в контуре есть $\partial \vec B / \partial t$, следовательно, ненулевая циркуляция $\vec E$ (добавочная).

Замечательно. Так какая часть установки создаёт силу, притиводействующую вытягиванию рамки с магнитом и заставляющую совершать работу, питающую лампочку?

[densaface]

realeugene в сообщении #1492748 писал(а):

chislo_avogadro в сообщении #1492742 писал(а):

При движении магнита в контуре есть $\partial \vec B / \partial t$, следовательно, ненулевая циркуляция $\vec E$ (добавочная).

Замечательно. Так какая часть установки создаёт силу, притиводействующую вытягиванию рамки с магнитом и заставляющую совершать работу, питающую лампочку?

Люди, объясните, где вы увидели изменение $\partial \vec B / \partial t$, тот же самый поток B, не изменяющийся во времени для случая движения стороны рамки вместе с магнитом, пока полюса магнита не пересекут сторону рамки, напротив скользящей стороны

[StaticZero]

densaface в сообщении #1492737 писал(а):

Почему Вы думаете, что будет ток? Относительно магнита скользящая сторона не будет двигаться, значит и тока не будет.

Верно. На концах проводника может появиться ЭДС только в том случае, если проводник движется (хоть чуть-чуть) поперёк себя в магнитном поле.

В идеализированной ситуации на картинке магнитное поле имеется только в ограниченной области, и правило потока здесь применимо по идее только к площади внутри контура, пронизываемой магнитным полем. Эта часть не изменяется.

При рассмотрении по-честному (с полным полем магнита) возможны осложнения с необходимостью потрошения выражения для потока и привлечения $\partial \mathbf B/\partial t$, но физически результат не изменится, лампочка гореть не будет.

[chislo_avogadro]

realeugene в сообщении #1492748 писал(а):

chislo_avogadro в сообщении #1492742 писал(а):

При движении магнита в контуре есть $\partial \vec B / \partial t$, следовательно, ненулевая циркуляция $\vec E$ (добавочная).

Замечательно. Так какая часть установки создаёт силу, притиводействующую вытягиванию рамки с магнитом и заставляющую совершать работу, питающую лампочку?

Не понял возражения. Было сказано, что лампочка не горит. А эта добавочная эдс должна сложиться с той, что возникает от движения проволоки вместе с магнитом и в сумме дать ноль.