Служба поддержки+7 (496) 255-40-00
IForum (Открыто временно, в тестовом режиме, не поддерживается.)

   RSS
Задачка для 1-го класса, (тема для умных докторов наук и одного одаренного кандидата)
 
Долго думал, этично ли для высокоученых сетевиков наукограда предлагать такое, но все же решил рискнуть, надеясь что не очень на меня обидятся. Итак, задача.
 
На книжной полке стоит собрание сочинений А.С. Пушкина. Тома располагаются слева направо (в порядке номеров) и стоят вплотную, без зазоров. Все тома с точки зрения геометрии идентичны - состоят из картонных обложек толщиной 2 мм и бумажных страниц общей толщиной 20 мм (ну и переплета). На эти тома напал книжный червь (говорят есть такие, хотя сам встречал только иносказательных), который прогрыз часть книг, начиная с первой страницы 1-го тома и кончая последней 2-го тома. Червь двигался перпендикулярно плоскостям страниц и обложек без зигзагов. Вопрос. Сколько миллиметров он прогрыз?
 
Кто смелый?

Задачка про числа
Скрытый текст

Страницы: Пред. 1 ... 296 297 298 299 300 ... 316 След.
Ответы
 
Цитата
Александр Ильич написал 23.02.2020 07:33:51:
Текст о дрейфе из книги Джексона я понял так: неоднородность магнитного поля вызывает два вида дрейфа...

Оказывается, Джексона можно было и не читать, у любимого Сивухина имеется свой §87 Дрейф заряженной частицы в неоднородном магнитном поле. И если у Джексона что-то было непонятно, и мой вывод что направление дрейфа перпендикулярно как вектору магнитного поля, так и градиенту его изменения мог казаться неправильным, то у Сивухина он подтверждается следующей формулировкой (выделенной у него даже курсивом):

Положительно заряженная частица дрейфует в положительном направлении бинормали к магнитной силовой линии, отрицательно заряженная — в отрицательном направлении.

Бинормаль b у Сивухина это векторное произведение единичного вектора h магнитного поля на вектор N максимального изменения магнитного поля b=[hN], что и требовалось подтвердить.

В следующем параграфе, кроме того, Сивухин пишет и том, что "частица, вращающаяся по ларморовскому кружку, обладает магнитным моментом, величина которого, как легко вычислить, равна mv²/(2B). Этот момент направлен против поля независимо от знака заряда частицы".

Как можно было так настоятельно советовать читать Сивухина и не ознакомиться с ним самому?
 
Есть еще один момент у Сивухина, на который хотелось бы обратить внимание любителям "электрического, но не электростатического поля".
В §41 Сивухин не только отмечает, что "электрическое поле стационарных токов аналогично электростатическому" (хотя и от этой фразы у АИ возникает икота и желание писать, писать, писать, что lb не умеет переходить из одной системы отсчета в другую), но и прямым текстом излагает конкретно для вышепоименованного АИ:

Если токи стационарны, то плотность электрических зарядов в каждой точке пространства не меняется во времени, хотя и происходит движение электричества: на место уходящих электрических зарядов непрерывно поступают новые. Такие заряды, как показывает опыт (а также уравнения Максвелла), создают в окружающем пространстве такое же кулоновское электрическое поле, что и неподвижные заряды той же плотности. Отсюда следует, что электрическое поле стационарных токов есть поле потенциальное.

И ради уважения к противникам термина "стационарное электрическое поле" он употребляет понятие "электрическое поле стационарных токов".  И показывает, в чем отличие электрического поля стационарных токов от электростатического:

Тем не менее электрическое поле стационарных токов существенно отличается от электростатического. Электростатическое поле есть кулоновское поле неподвижных зарядов. Внутри проводников при равновесии зарядов оно равно нулю. Электрическое поле стационарных токов есть также кулоновское поле, однако заряды, его возбуждающие, находятся в движении. Поэтому поле стационарных токов существует и внутри проводников. Если бы это было не так, то в проводниках не было бы и электрических токов, как это следует из закона Ома. Силовые линии электростатического поля всегда нормальны к поверхности проводника. Для электрического поля стационарных токов это не обязательно (см. задачу 1 к этому параграфу).

Ну, рис.110 каждый может посмотреть сам, хотя и понятно, как там кривятся эти линии.
Но для релятивистского поля уединенного провода с током эл.поле РАДИАЛЬНО, то есть уже совсем никак не отличается от электростатического.
 
Скрытый текст
 
та и хай Ёму грецЬ.
лишь бы  Магнитодинамическая задача о вращении заряда в продольном электрическом поле  была решена  
 
Эх lb, lb. Ну прямо по Крылову. Беда, коль пироги печет сапожник. Вы хоть понимаете, о каком поле пишет Сивухин? Разве о поле движущихся зарядов? Он пишет о поле, которое заставляет их двигаться. А как же. Чтобы был ток,Я: необходимо выполнение двух условий: 1. наличие подвижных зарядов. 2. Поле, которое приводит их в движение.
Цитата
lb написал:
Ну, рис.110 каждый может посмотреть сам,
Вы хоть сами посмотрели? Это же не металл с подвижными зарядами, это деревяшка.
Цитирую:" Параллельные длинные однородные пластины сделаны из материала, плохо проводящего электричество (например, из дерева).
А что же пишет Сивухин по поводу самого главного нашего вопроса - электронейтральности? А он пишет те самые слова, от которых lb корчит, как черта от ладана. Но это уже параграф 41, а lb больше одного не читает: "2. Если ток стационарный, то объемная плотность электричества  в однородном проводнике равна нулю".
Остальной его словесный понос пока не комментирую. И так пришлось проснуться. А завтра занятия.
 
Цитата
Александр Ильич написал:
А что же пишет Сивухин по поводу самого главного нашего вопроса - электронейтральности?
Цитата
Александр Ильич написал:
Остальной его словесный понос пока не комментирую.
Крепко вы Сивухина приложили!.. Да нам не привыкать.

А вот насчёт
Цитата
Александр Ильич написал:
"2. Если ток стационарный, то объемная плотность электричества  в однородном проводнике равна нулю".
вчера было занятно. Зашёл один из фрязинских физиков и на какой-то вопрос вдруг разразился обличением: «А ведь большинство не понимает, что если ток стационарный, то объемная плотность электричества  в проводнике равна нулю». Я так думаю, Учителя даже не соображают, что есть линейная плотность заряда, объёмная плотность заряда и объемная плотность электричества.

И про деревяшки Учителя тоже не понимают... Не надо бы им «просыпаться».
 
Цитата
написал:
Остальной его словесный понос пока не комментирую. И так пришлось проснуться. А завтра занятия.
:-|) Эти слова относятся вовсе не к Сивухину, а к вам. И вы это хорошо понимаете.
 
Цитата
lb написал:
Я так думаю, Учителя даже не соображают, что есть линейная плотность заряда, объёмная плотность заряда и объемная плотность электричества.
Ну-ка, расшифруйте вашу глубокую мысль.
 
Итак, почему тезис "Электродинамическая задача о вращении заряда в поперечном магнитном поле решена неверно" - под спойлером? Потому что сомневаюсь. А почему всё же утверждаю? Попытаюсь объяснить.

Магнитное поле не совершает работы над заряженными частицами, потому что магнитная сила всегда перпендикулярна скорости частицы. Хорошо.
Но магнитное поле совершает работу над проводником с током или магнитом. Например, поворачивает петлю с током. Однако повернув эту петлю перпендикулярно линиям магнитного поля, работа поля завершается. Опять получается отсутствие работы. И хотя сам виток с током создает своё магнитное поле, внешнее поле его не отталкивает, а слегка ослабляется на величину этого поля. Как разъяснял Герус. Но почему не отталкивает, я не понимаю. Почему два магнита, сориентированных одноименными полюсами друг к другу, отталкиваются, а два электромагнита с такой же ориентацией - нет? Возможно, оттого, что в нашем случае поле одного является порождением поля другого?

Есть и второй момент моего непонимания. Во всех иллюстрациях движения заряда в поперечном магнитном поле по кругу этот заряд - чисто кулоновский. Нигде не вспоминается, что он сам при движении создает и несет с собой магнитное поле. А ведь это странно. Если в одно магнитное поле попадает другое магнитное поле, между ними обязано возникнуть взаимодействие. Вот внесите между полюсами большого магнита маленький магнитик боком - большой магнит развернет маленький, чтобы линии магнитного поля стали параллельны и притянет его к своему полюсу. Почему же не поворачивается заряд? Точнее, почему он поворачивается не туда? Заряд поворачивается для движения по окружности как чистый электрический заряд. А если отвлечься от электрического заряда нашей движущейся частицы? И рассмотреть движение лишь магнитного витка? Что бы происходило?

И потом. Магнитное поле начинает поворачивать наш заряд вместе с его магнитным полем вокруг оси вращения этого маленького магнитного веретена. Не возникает ли здесь аналога силы Кориолиса? Которая бы стала сопротивляться такому изменению направления движения, дав импульс к смещению вектора движения в третьем, ортогональном направлении. Видимо, сила Кориолиса, как сила инерционная, не может распространяться на поля. Но так ли это? Магнитный момент есть, а всякое его изменение требует затрат энергии.

Наконец, последнее. Движение обычного заряда по кругу, даже движение электрона - это не движение электрона вокруг атомного ядра. Здесь нет квантовых явлений, когда можно вращаться без потерь энергии и не излучать. Поле вращающейся частицы - это не поле равномерно летящей частицы, должно возникнуть излучение. Излучение - это потеря энергии. Если энергия заимствуется из внешнего магнитного поля, значит, оно уже совершает работу, а это противоречит всем аксиомам. Если же энергия нашей частицей не заимствуется, а теряется, то значит, равномерное движение по кругу постоянного радиуса должно закончиться, так и не начавшись. Энергия будет теряться, скорость падать, диаметр окружности сокращаться.

Вот такие мои непонимания.
 
Решил ,таки, эту задачу Наполеона простым способом. Нужен рисунок ,.а его его вставить в пост не могу.
В двух словах ,работа только с углами (не синусами ,косинусами) Без циркуля
Изменено: camus - 22.06.2022 10:04:24
 
Цитата
camus написал:
Нужен рисунок ,.а его его вставить в пост не могу.
Почему же? Сфотографировал, сбросил рисунок на хостинг картинок (например тут) и выложил.
 
Цитата
Gierus написал:
И величина этого размытия тем больше, чем меньше тот же самый множитель Е/кТ.
...
То есть, для определения реальной подвижности, то бишь, дрейфовой скорости электронов, надо в формулу связи удельного сопротивления и подвижности подставлять не концентрацию электронов в зоне проводимости, которая равна концентрации атомов, а учитывать то, что я написал, то есть, реальные скорости должны быть раз в 20 - 50, а то и выше, отличаться от того, что получается из вычислений по неправильной формуле. Такой учет и приведет к тому, что реальная подвижность в меди будет практически такой же, как у хороших полупроводников.
К моему давнему удивлению, эта ситуация почти ни в одном источнике не освещается.

Эффективная объемная плотность электронов уменьшается ровным счетом в Е/кТ раз - как описано в этом курсе лекций. То есть для комнатной температуры для металлов в 10000/300=30 раз.

Заодно, пользуясь тем же источником, дезавуирую свои измышления о "вращающихся в объеме проводника микрокольцах из дрейфовых электронов". Да, поведение свободных электронов в металлах совсем не похоже на "электрон Фейнмана". Последний имеет скорость менее 1 мм/с и движение точно вдоль провода. Внутри провода всё принципиально не так. Средняя скорость электронов (по зоммерфельдовской теории) составляет 10^6 м/с (вместо 10^5 м/с по теории Друде), то есть в миллиард раз больше, чем  "электрон Фейнмана". Движутся они во все стороны. Соответственно никаких "микроколец тока" и вращений по микроскопическим радиусам уже не будет. Кроме того, надо учесть, что и расстояние свободного пробега электрона также крайне мало (10^-8...10^-9 м, то есть мало отличаясь от межатомных расстояний) - получается, что никаких закручиваний магнитное поле в проводе на электроны производить не успевает.

А вот на "электрон Фейнмана" вполне успевает и закручивает, как писалось раньше.
 
Цитата
8 октября написал:
В §41 Сивухин не только отмечает, что "электрическое поле стационарных токов аналогично электростатическому"
Цитата
Александр Ильич написал:
Но это уже параграф 41, а lb больше одного не читает

А Ильич и того меньше читает. У него §41 ≠ §41, что является логичным дополнением к его "формуле провода", где наоборот, всё равно: ρ`- = ρ- = ρо = ρ+ = ρ`+.
 
Цитата
8 октября написал:
Эффективная объемная плотность электронов уменьшается ровным счетом в Е/кТ раз - как описано в этом  курсе лекций .
Это не совсем так. У различных материалов кривая зависимости плотности состояний от энергии имеет разную форму (а плотность электронов определяется интегрированием по произведению плотности состояний на функцию Ферми). Может иметь и особенности (см, например "особенность Ван-Хова", возникающую вблизи края зоны Бриллюэна). Но это - существенно более сложные аспекты теории твердого тела. Эта кривая только упрощенно носит корневую зависимость. В этом приближении указанное соотношение верно. А в реальности могут быть довольно существенные отклонения. Но порядок величины именно такой.
Изменено: Gierus - 22.06.2022 13:07:12
 
8 октября,
Добавлю, что реальность еще сложнее. Электроны проводимости в металле это совсем не те электроны, что входили в состав атомов до того, как из них создали твердое тело. А электроны проводимости - результат некой процедуры ортогонализации, когда вместо сильно взаимодействующих частиц, которые, как бы, оторвались от атомов и стали свободно перемещаться по телу, совокупность которых куда больше похожа на жидкость, чем на газ. Каждый из таких электронов проводимости представляет собой комбинацию из всех "старых" электронов, но которые теперь почти не взаимодействуют друг с другом. Но это уже совсем другая история, требующая специальных знаний. Это - не классическая электродинамика, а наука, требующая хороших знаний и по квантовой механике. Их поведение описывается волновой функцией, которая существенно отличается от волновой функции свободно летящего электрона. Например, периодической зависимостью энергии от квазиимпульса. И их "эффективная масса" может заметно отличаться от массы свободного электрона за счет того, что каждый такой электрон движется не только в периодическом поле ионных остовов, но и в поле остальных электронов, которые могут заметно ослаблять поле первых. Например, для n-InSb эффективная масса составляет всего 0,014 массы свободного электрона. Но это все так, типа лекции для общего представления дел.
 
А теперь задачка на тему наезда Ильича.

Цитата
Александр Ильич написал:
Цитата
lb написал:
Ну, рис.110 каждый может посмотреть сам,
Вы хоть сами посмотрели? Это же не металл с подвижными зарядами,  это деревяшка.
Цитирую:" Параллельные длинные однородные пластины сделаны из материала, плохо проводящего электричество ( например, из дерева).

Вот картина подачи напряжения на "деревяшки" и решение задачи (вид силовых линий электрического поля).



Вопрос: как будут выглядеть линии электрического поля при замене  "деревяшки" на проводящие листы металла.

(Формулировка самой задачи у Сивухина звучит так: Параллельные длинные однородные пластинки АВ и CD (рис. 109) сделаны из материала, плохо проводящего электричество (например, из дерева). Боковые края их Л и С накоротко соединены хорошим проводником (например, металлом), а между краями В и D поддерживается постоянное напряжение Vк. Найти напряженность электрического поля и форму электрических силовых линий между пластинками, пренебрегая краевыми эффектами. Расстояние между пластинками равно d, а ширина каждой из них AB = CD = h)

В качестве подсказки: почему эта задача приведена в параграфе с названием "Закон Ома"?
 
Цитата
8 октября написал:
Вопрос: как будут выглядеть линии электрического поля при замене  "деревяшки" на проводящие листы металла.
Ответ: никак.
 
То есть линий электрического поля между металлическими пластинами и пластинами и основанием не будет? Как не будет и самого поля?
 
8 октября,
Конечно не будет. Источник напряжения сгорит будучи закороченным нижней пластиной.
 
Нелепый ответ. Разумеется, речь идет о таком источнике тока, который обеспечит необходимый ток и достаточное для измерений напряжение. И металлические листы не обязаны быть из меди.
(В каких-то других экспериментах, для других целей такая схема могла бы использоваться, например, для поджаривания тостов между этими пластинами)
 
ништяк все выглядит.
Мы в каптерке воду когда кипятили в банке, кипятильником из 2-х лезвий, чаинки реальные траектории наворачивают.
Серега - фрезеровщик любил на купчик помедитировать, приговаривая: ништяк..., ништяк....
 
kosad, а линии электрического поля видели? Чаинки-то как двигались?
 
Цитата
8 октября написал:
Нелепый ответ.
Не нелепей, чем вопрос. Я тебе уже не один раз писал, что задавать грамотные физические вопросы не так-то просто. Твой вопрос явно к таковым отнести нельзя
 
Ну и живи с фанерными электродами, умник, вместе с умником Ильичом. Два сапога пара.
 
Цитата
Gierus написал недавно:
продольное поле при протекании тока есть как в самом проводе, так и рядом (из-за сохранение тангенциальной составляющей электрического поля)
А про это - забудь!
 
ну, чтобы поле увидеть это уже посерЪезней чифира надо было что-то употребить. Говорят, там биения какие то и цветные всполохи.
Серега неохотно про это рассказывал, у него после подобных экспериментов 2 голоса в голове между собой разговаривали на него не обращая внимания
Про эти вещи Йог много знал, он в МИФИ и других авторитетных местах образование получал
 
Он счастлив сейчас там, поди, на воле. А я даже жалею, что меня не добили...
 
Фейнман, Задачник

Задача 17.10.
В однородном магнитном поле В, направленном перпен-
дикулярно плоскости рисунка, по двум проводящим рель-
сам со скоростью v движется провод. Какой ток течет
через сопротивление R, если v = 100 см]сек, l = 10 см,
В = 0,1 вебер/м² и R = 10 ом (магнитным полем, созда-
ваемым током, пренебречь).

Ответ по Герусу:
Скрытый текст

Ответ по Фейнману:
Скрытый текст



Задача 17.4.
Металлический провод массой m скользит без трения по
двум параллельным металлическим рельсам, находя-
щимся на расстоянии d друг от друга, как показано на
рисунке. При движении провод пересекает силовые ли-
нии однородного магнитного поля В, направленного вер-
тикально...

Ускоренный ответ по Герусу:
Скрытый текст
 
Всё, что я знаю, я понял тогда —
нет никого, ничего, никогда.

(типа, задачка)
 
хорошее, как минимум, двустишие.
нам сегодня на коллоквиуме, в Пролеткульте тоже прекрасное прочитали:
...зашумели в роще травы,
лист осин:
электрической отравы
не вноси!
как сегодня написано.
предполагаю, что Йог почитывает форум иногда, но редко
Страницы: Пред. 1 ... 296 297 298 299 300 ... 316 След.