Электрические токи в эволюционном преобразовании Земли - страница 14

Рис. 1.1.1. Схема, поясняющая демонстрационный опыт с короткими цилиндрами

Рис. 1.1.2. Схема, поясняющая образование электрических и магнитных полей в опытах с шарами

Из законов физики известно, что магнитная индукция В взаимодействует с проводником, в котором течёт ток. Значение силы F этого взаимодействия прямо пропорционально току J в проводнике, длине проводника L в магнитном поле и магнитной индукции В. Сила также зависит от угла α между проводником и направлением магнитного поля. Когда проводник перпендикулярен силовым линиям магнитного поля, сила F максимальна, когда параллелен – она обращается в нуль.

В промежуточных положениях эта сила пропорциональна sinα, т. е. F = ВJL sinα [100]. Поэтому понятно, что под её действием электролит между шарами придёт во вращение, причём будет наблюдаться дифференциация движения: максимальной скорость окажется в приэкваториальной (между витками), минимальной – в приполярных областях.

1. Сохранив все прежние условия, отклоним плоскость верхнего витка от горизонтали или его ось от вертикального положения на угол β_>1, а нижнего витка – на угол β_>2 (рис. 1.1.3, а). Пусть циркулируют только токи J_>2 и J_>1. Тогда возникнет ситуация, изображенная на рис. 1.1.3, б. Ось вращения SS' сместится от вертикали на угол β_>1. В соответствии с принятым в физике условным разделением направления электромагнитного поля оно выше плоскости витка будет иметь положительный знак, ниже – отрицательный. Направление вращения шаров и электролита справа налево, но уже ортогонально оси SS' магнитного диполя, образованного кольцевым током J_>1.

Отключим верхний виток и включим нижний. Тогда под действием уже тока J_>3, текущего в контуре нижнего витка, возникнет магнитная индукция. Её взаимодействие с токами J_>2, стекающими с меньшего шара в направлении большего, заставит вращаться (в том же направлении, что и в предыдущем случае) электролит, а с ним и шары, но теперь уже вокруг оси NN' (рис. 1.1.3, в).

Если сравнивать два последних варианта подключения витков по картинам распределения магнитной индукции, изображённым на рис. 1.1.3, б и 1.1.3, в, то следует обратить внимание на то обстоятельство, что в области, заключённой между плоскостями витков, наблюдается смена полярности, т. е. изменение направления индукции, и несколько, трансформируется поле, как по интенсивности, так и по направленности. Выше плоскостей витков направленность поля сохраняется, однако оно также несколько трансформировано.

Рис. 1.1.3. К опыту, поясняющему изменение оси вращения, знака электромагнитного поля и смещение центра магнитного диполя (см. пояснения в тексте)

2. Рассмотрим теперь суммарное взаимодействие полей токов при сохранении всех прочих условий. Схематизированная картина распределения магнитной индукции при взаимодействии токов J_>1 и J_>2, протекающих в обеих рамках, изображена на рис. 1.1.3, г. Ток J_>2, стекающий с внутреннего шара, остался неизменным. Как и ранее, направление поля осталось прежним, т. е. в нижней части будет северный магнитный полюс N, в верхней части – южный S.