2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 может ли быть электрическое поле вихревым?
Сообщение03.09.2013, 19:47 
Аватара пользователя
Сторонники максвелловской трактовки ЭМИ едины во мнении, что в замкнутом контуре «работает» именно вихревое электрическое поле. В качестве обоснования этого утверждения ссылаются на положение теории поля, согласно которому работа в потенциальном поле по любой замкнутой кривой равна нулю. Работа электрического поля по перемещению единицы заряда в замкнутом проводящем контуре отлична от нуля — она равна ЭДС индукции. Следовательно, электрическое поле, индуцируемое в таком контуре, может быть только вихревым. Так ли это?
Изображение

На рисунке 1,a показана обычная замкнутая электрическая цепь, в которой генератор создает ток I = Е/R, где Е — ЭДС генератора, а R — полное сопротивление контура. Рассмотрим некоторый однородный проводящий контур, в котором переменный магнитный поток Ф создает круговую индукционную ЭДС Е (см. Рис. 1,b). Эта схема отличается от цепи на Рис. 1,a лишь тем, что сосредоточенные параметры R и Е здесь распределены по всей длине контура. На участке сопротивлением r = αR генерируется ЭДС
Изображение

Здесь α — доля от общей длины контура, которую составляет выделенный участок, а I — ток в контуре. Для всего контура α = 1 и соотношение (2) дает равенство Е = IR — закон Ома для замкнутой цепи. Выделенный участок контура можно считать локальным «микрогенератором» с внутренним сопротивлением r.
Падение потенциала Δφ = Ir является внутренним падением напряжения в таком «генераторе». Внешнее напряжение на «клеммах» генератора равно u = ε − Δφ = ε − Ir, что (с учетом (2)) дает u = 0.

Таким образом, напряжение между любыми двумя точками замкнутого проводящего контура, в котором создается индукционная ЭДС, равно нулю! Вывод достаточно неожиданный, но он подтверждается экспериментом. Физический смысл этого результата в том, что вся электрическая энергия, произведенная на любом участке замкнутого контура по индукционному механизму, целиком теряется на этом же участке (переходит в тепло). Каждый участок контура является как бы одновременно и генератором, и нагрузкой. На языке электротехники весь индукционный контур (и любую его часть!) можно уподобить короткозамкнутому генератору, в котором вся произведенная электроэнергия расходуется на «собственные нужды».

Таким образом, в замкнутом проводящем контуре индуктируется круговая, но потенциальная ЭДС. А как же быть с положением теории поля, утверждающим, что в потенциальном поле циркуляция вектора по любой замкнутой кривой (в нашем случае это и есть ЭДС в контуре) равна нулю? Дело в том, что это положение верно лишь для консервативных полей (например, в вакууме), но неприменимо для неконсервативных (диссипативных) систем, каковой является металлический проводящий контур. В учебных пособиях этот случай нигде не рассматривается.

 
 
 
 Re: может ли быть электрическое поле вихревым?
Сообщение03.09.2013, 20:26 
Оу, оу, оу, что я только что прочитал? Электрическое поле потенциально в электростатике. Случай с эдс индукции - явно не статический случай. В общем случае электрическое поле задается через потенциалы электромагнитного поля - скалярный потенциал $\varphi$, где-то встречал для него название электростатический, и векторный потенциал $\mathbf{A}$. Эти потенциалы тесно связаны между собой и могут переходить один в другой, в том числе при переходе между системами отсчета. Общее выражение для электрического поля задается выражением:
$$\mathbf{E} = - \nabla \varphi - \frac{1}{c} \frac{\partial \mathbf{A}}{\partial t}$$
(В системе СГС написал, если что - найдите в СИ в книгах.) Потенциал $\varphi$ создают свободные заряды. нашем случае меняющегося магнитного поля свободных зарядов нет и соответственно электростатический потенциал всюду равен нулю (ну или константе, не суть, есть такая штука, как кулоновская калибровка.) И за эдс отвечает только электрическое поле, вызванное только лишь векторным потенциалом.

 
 
 
 Re: может ли быть электрическое поле вихревым?
Сообщение03.09.2013, 22:29 
Аватара пользователя
diod в сообщении #760226 писал(а):
Таким образом, в замкнутом проводящем контуре индуктируется круговая, но потенциальная ЭДС.

ЭДС - скаляр. Как она может быть "круговой", или тем более "потенциальной"? У меня перемкнуло моск.

diod в сообщении #760226 писал(а):
А как же быть с положением теории поля, утверждающим, что в потенциальном поле циркуляция вектора по любой замкнутой кривой (в нашем случае это и есть ЭДС в контуре) равна нулю? Дело в том, что это положение верно лишь для консервативных полей (например, в вакууме), но неприменимо для неконсервативных (диссипативных) систем, каковой является металлический проводящий контур. В учебных пособиях этот случай нигде не рассматривается.

А как же быть с элементарным матанализом?

 
 
 
 Posted automatically
Сообщение04.09.2013, 09:41 
Аватара пользователя
 i  Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
Тема перемещена в Карантин по следующим причинам:
все формулы следует оформить, используя тег math

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

 
 
 [ Сообщений: 4 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group