Физическая сущность электромагнитных взаимодействий 127
Здесь vп — скорость потоков эфира, вызванных поворотом электронов в первом проводнике; (сirc) — суммарная циркуляция электронов во втором проводнике:
vï = —vr—^—a ; (5.46)
d
2
(circ) = 4p vere Sïð2 N2a2; (5.47)
e — заряд электрона; v пр1 и vпр2 — скорости перемещения электронов вдоль первого и второго проводников; Sпр1 и Sпр2 — площади сечения первого и второго проводников; N1 и N2 — количество электронов в единице объема проводников; ct1 и сс2 — угол поворота потоков эфира в проводниках, так что
«1 = v пр1/с; a2 = v пр2/с. (5.48)
Теперь та же формула закона Ампера приобрела четкий физический смысл взаимодействия электронов в проводах: градиенты скоростей потоков эфира на поверхности электронов создают дополнительную разность давлений, электроны первого проводника приобретают дополнительную скорость в направлении второго проводника и отдают полученное приращение импульса молекулам своего проводника. То же происходит и с электронами второго проводника, которые приобретают дополнительную скорость в направлении первого проводника. Это и приводит к появлению сил взаимодействия проводников. Здесь необходимо отметить, что полученные выражения для углов поворота потоков эфира а1 и а2 не есть углы поворота электронов, которые существенно больше. Средние углы поворота осей электрона β предположительно можно определить через отношение скорости движения электрона вдоль проводника v пр к средней скорости теплового движения vт:
Р≈ tg/? = v пр/vт. (5.49)
Представляет интерес дать численную оценку некоторым параметрам, участвующим в силовом взаимодействии проводников.
128
Если в двух проводниках течет в одном направлении постоянный ток силой 1А, то сила притяжения друг к другу проводников, имеющих длину 1 м и расположенных в осях на расстоянии 1 см друг от друга, составит
F = 4π ·10–7 /4π ·10–2 = 10–5 Н.
В этом случае каждый проводник содержит 1024 электронов, расположенных друг относительно друга на расстоянии 10–10 м, т. е. каждый электрон находится в пределах одной молекулы металла, скорость перемещения электронов вдоль оси составляет 6,25·10–6 м/с, а углы поворота потоков эфира, вызванные поворотом электронов, составляют всего лишь 6,25·10–6/ 3.108 = 2,08· 10–14 рад. Такой малый угол поворота потоков эфира не означает такого же значения угла поворота самих электронов, который существенно больше и в данном случае для температуры +20˚ С составляет
/? = 6,25·10–6 /1,15·105 = 4·10 11 рад.
Таким образом, силовое взаимодействие проводников осуществляется не за счет перемещения электронов относительно проводника, а за счет совместной ориентации их спинов относительно оси проводника, что приводит к упорядочению эфирных потоков вне проводника, которые и воспринимаются как образованное током магнитное поле. Эти потоки воздействуют на электроны, придавая им дополнительный импульс в поперечном направлении, что и приводит к силовому взаимодействию проводников.
5.4. Взаимодействие постоянного тока и магнита
Взаимодействие постоянного магнита с магнитным полем Земли известно с древних времен. Взаимодействие же магнитной стрелки с магнитным полем, создаваемым постоянным током, текущим по проводнику, было открыто датским физиком Х.К.Эрстедом только в 1820 г. [2, 3]. Именно это открытие вызвало большое число исследований, которые в конечном итоге привели к созданию электродинамики и электротехники. Опыт Эрстеда показал, что намагниченная стрелка, помещенная над проводником с током, отклоняется и устанавливается поперек проводника (рис. 5.9а).
