Ο κυκλικός αγωγός με τους δυο ίσους αντιστάτες σε κάθε ημικύκλιο είναι ομόκεντρος με σωληνοειδές απείρου μήκους. Συνδέουμε δυο πανομοιότυπα βολτόμετρα στα σημεία Α και Β, παράλληλα με τους αντιστάτες όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Αν μεταβάλλουμε το ρεύμα που διαρρέει το σωληνοειδές (π.χ. το αυξάνουμε με σταθερό ρυθμό), τότε μεταβάλλεται η μαγνητική ροή που διασχίζει τον κυκλικό αγωγό. Σύμφωνα με το νόμο του Faraday αναπτύσσεται σ’ αυτόν ηλεκτρεγερτική δύναμη και επαγωγικό ρεύμα.

Οι ενδείξεις των δύο βολτομέτρων θα είναι ίδιες ή διαφορετικές;

Πρόκειται για ένα πείραμα, παρόμοιο με αυτό που περιγράφεται και αναλύεται ΕΔΩ: «Walter Lewin: Πλήρης κατάρρευση της διαίσθησης» 

Η απάντηση εκπλήσσει. Τα δυο βολτόμετρα δείχνουν διαφορετικές ενδείξεις (V₁=−V₂) !

Ένας γρήγορος τρόπος για να το καταλάβουμε είναι να εκμεταλλευτούμε τις συμμετρίες του φυσικού συστήματος. Την συμμετρία ως προς τις περιστροφές γύρω από τον άξονα του σωληνοειδούς ή την κατοπτρική συμμετρία ως προς την διάμετρο ΑΒ. Παρατηρήστε οι περιστροφές δεν επηρεάζουν το σωληνοειδές και την μεταβολή της μαγνητικής ροής που αυτό προκαλεί. Μια περιστροφή κατά 180^ο ανταλλάσσει τις θέσεις και αντιστρέφει τις πολικότητες των βολτομέτρων, έτσι ώστε για τις ενδείξεις τους να ισχύει πάλι V₁=−V₂. Αντίστοιχα η ανάκλαση ως προς την διάμετρο ΑΒ αντιστρέφει την φορά του ρεύματος στο σωληνοειδές (αντί για τις πολικότητες των βολτομέτρων) δίνοντας έτσι πάλι το ίδιο αποτέλεσμα.

Αντίθετα αν στην θέση του σωληνοειδούς τοποθετήσουμε μια κλασική μπαταρία συνεχούς ρεύματος τα ίδια επιχειρήματα συμμετρίας μας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι στην περίπτωση αυτή οι ενδείξεις των βολτομέτρων πρέπει να είναι ίδιες.

πηγή: https://arxiv.org/abs/2105.10480

Κατηγορίες:ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

Ετικέτες: Η ΑΣΚΗΣΗ ΤΗΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑΣ, PHYSICS