資源描述：
《論單極感應現(xiàn)象_范淑華》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第26卷第7期大學物理Vol.26No.72007年7月COLLEGEPHYSICSJuly2007論單極感應現(xiàn)象范淑華,何艷,劉琳霞(華中科技大學物理系,湖北武漢430074)摘要:簡單地回顧了單極感應現(xiàn)象的歷史現(xiàn)狀,詳細地分析了被認為是判定性的Bartlett等人的單極感應實驗,發(fā)現(xiàn)該實驗使用鐵管進行磁屏蔽是不合理的,指出其實驗結論是值得懷疑的,并給出可能的改進方法.因此,單極感應現(xiàn)象理論解釋問題仍然沒有解決.關鍵詞:單極感應;運動磁感線與不運動磁感線理論;磁屏蔽中圖分類號:O44113文獻標識碼:A文章編號:1000-0712(2007)07-0015-03當一個軸對稱的磁體繞其對
2、稱軸以恒定角速度地接受.X轉(zhuǎn)動時,在與該磁體的一個磁極和赤道平面滑動最近,一個地球物理學研究小組發(fā)現(xiàn),每經(jīng)過一接觸的靜止導線回路中就有穩(wěn)定的電流流過(如圖年的時間,地球的內(nèi)核要比地球的其他部分多旋轉(zhuǎn)[4]1所示).這一電磁現(xiàn)象稱為0.3b~0.5b.若在地面檢測到地磁場相對于地表/單極感應0.怎樣解釋單極感面的運動,則可以幫助科學家解釋地球磁場的起源應現(xiàn)象?因為轉(zhuǎn)動磁體周圍的問題.地球可以近似看作旋轉(zhuǎn)的磁體,而關于旋轉(zhuǎn)磁場不隨時間變化,那么磁體磁體的單極感應現(xiàn)象的理論解釋問題也有必要進一轉(zhuǎn)動時磁感線是否隨著磁體一步研究.下面我們對Bartlett等人的單極感應實驗起轉(zhuǎn)動呢?對此主要有兩種
3、解進行深入分析,以便加深對單極感應現(xiàn)象的認識.[1]釋:運動的磁感線假設(簡稱1Bartlett等人實驗的介紹為M理論)和不運動的磁感線假設(簡稱為N理論).M理論假設M理論成立,那么運動的磁感線將會在磁圖1單極感應認為磁感線隨著磁體一起轉(zhuǎn)動,體周圍產(chǎn)生一個電場:現(xiàn)象原理圖磁感線切割相對于實驗室靜止vE=-@B=-(1/c)(X@r)@B(1)的導線產(chǎn)生電動勢;N理論則認為磁感線不隨磁體一c起轉(zhuǎn)動,是轉(zhuǎn)動的導體切割磁感線產(chǎn)生電動勢.從理式中X是磁體轉(zhuǎn)動的角速度.Bartlett等人引入一論上看,這兩種解釋在邏輯上都可能是正確的,究竟個系數(shù)kc,它等于磁感線與磁鐵運動頻率之比.于哪一個正確
4、必須通過實驗的檢驗才能判定.是,M理論對應于kc=1的情況,而N理論則對應為了從實驗上解決單極感應現(xiàn)象理論解釋的疑于kc=0的情形.方程(1)可變?yōu)殡y,20世紀初實驗物理學家們進行了大量的實驗檢E=-(kc/c)(X@r)@B驗,其中最為典型的是Kennard、Barnett、Pegram等轉(zhuǎn)動磁體在自由空間中的遠電場可以等效為電荷密人的一系列的開環(huán)電路實驗.由于狹義相對論、量度3子學說、玻爾理論的出現(xiàn)吸引了物理學家們的注意Qeff=(kcmX/c)[2D(r)/3-(1/Pr)P2(cosH)]力,從而平息了M理論和N理論之間的爭論.當時的場.式中第一項可等效為一個孤立的電荷源Qeff
5、[1]Kennard的N理論的觀點被多數(shù)物理學家接受.=2kcmX/3c,第二項表示在遠處迅速減小為零的后來Djuricc的分析卻得出他們的實驗不能在這兩個四極電荷密度.因此,如果能檢測到電荷Qeff就可[2]假設之間做出決定性的判斷.然而,在1977年證明M理論是成立的.[3]Bartlett等人的實驗之后,N理論被人們更為普遍根據(jù)該理論,1977年Bartlett等人設計了如圖2收稿日期:2006-06-16基金項目:國家自然科學基金資助項目(10121503)作者簡介:范淑華(1954)),女,湖北武漢人,華中科技大學教授,主要從事引力實驗和精密測量方面的研究工作.16大學物理第2
6、6卷[3]所示的實驗裝置.利用一個處在兩個同心導體球屏蔽體只是使磁場的大小發(fā)生了衰減,但是轉(zhuǎn)動磁殼中心且可以繞自身對稱軸轉(zhuǎn)動的螺線管作為磁體,體產(chǎn)生的磁場以及交變磁場的屏蔽問題比較復雜,導體球殼放在一個接地的矩形銅絲網(wǎng)籠中.螺線管并不能簡單的看成屏蔽體使交變磁場的大小發(fā)生衰轉(zhuǎn)動時將會在鐵球殼上產(chǎn)生感生電荷Qeff,在鐵球殼減,經(jīng)過鐵管屏蔽后,無法得知外界磁場的性質(zhì).如與銅絲網(wǎng)籠之間會形成一個電勢差U=Qeff/C=2kc果屏蔽后磁場的性質(zhì)發(fā)生了改變,則此時即使檢測mX/3cC,其中C是它們之間的電容量.實驗中用精到鐵管外的磁場不轉(zhuǎn)動也無法說明鐵管內(nèi)的磁場是度高達1nV的鎖相放大器作為電壓
7、探測器,測得U否轉(zhuǎn)動.如果屏蔽后磁場的性質(zhì)與鐵管內(nèi)的相同,-4U10nV,給出kc<1.4@10,遠小于1.因此,則鐵管只是使這兩部分磁場的大小發(fā)生衰減.下面Bartlett等人的實驗認為N理論是正確的.考慮屏蔽后磁場的性質(zhì)不變的情況,近似地計算此時外界磁場的大小,從而估算待測效應.通常屏蔽[5]體的屏蔽效率S被定義為:S=B0/Bs,B0和Bs分別為屏蔽區(qū)內(nèi)給定點在屏蔽前和屏蔽后的場強大小.對于屏蔽體為圓柱形時,徑向的屏蔽效能Sr
