Вопрос к физикам

Как известно, статическое электричество можно сообщить металлическому предмету. При этом заряд старается распределиться по поверхности предмета таким образом, чтобы внутренняя напряженность была нулевой. То есть, разноименные заряды стараются удалиться друг от друга.

А теперь вопрос:

Что будет, если сообщить заряд металлической фигуре в форме ленты Мёбиуса?

Какие у вас есть варианты?

4 9 848

Клуб интеллектуалов

12389 участников

Смотрите также

1. Чтобы превратить квадрат в лист Мёбиуса, соедините края, противоположные друг другу, так, чтобы направления стрелок совпали. (один край стрелка налево, противоположный край стрелка направо).

2. Что принципиально изменилось для металлического предмета, кроме формы?

0 Экспертное мнение

Vladimir DrPoruchik

2016-10-05

# 83549963

… если сообщить заряд «металлической фигуре», то нет никаких проблем: это вопрос не к физикам, а к старшим школьникам. Поверхность такой фигуры ничем не отличается от поверхности…, ну например, тора (тороида). Если вещество фигуры есть проводник («металлическая фигура»), то заряд распределится по поверхности так, что внутри фигуры Е-поле будет равно нулю. Поле в пространстве около фигуры надо считать – задача не столь сложная, сколь объемная (как-никак трехмерный случай!).

… если же заряд сообщен двумерной полосе «склеенной» в ленту Мебиуса, то здесь все сложнее (это уже не для «старших школьников», а для «хороших физиков с хорошей математической» подготовкой). Ясно, что такой объект (ну, например склеенного из графеновой полосы) представляет собой уже не тело (в рамках физической модели, конечно), а одностороннюю неориентированную поверхность. Задача, скорее всего, достаточно сложная. Очень может быть (мое предположение), что заряд распределится по краям ленты (в узкой области). Возможно будут наблюдаться интересные физические эффекты: ну, например, большая часть ленты станет изолятором, а ее края – очень хорошим проводником.

0 Экспертное мнение

Галина Иванова ответил Vladimir DrPoruchik

2016-10-05

# 83550697

Я провела эксперимент. Взяла фольгу от шоколада, вырезала полоску и склеила в ленту Мёбиуса. Подвесила на ниточке к краю стола. Затем наэлектризовала волосами ручку и сообщила ленте заряд. Лента стала отталкиваться от ручки.

Если ручку поднести снизу к висящей ленте и вращать её по часовой стрелке, то лента начинает вращаться вокруг оси ручки против часовой стрелки. А если вращать ручку против часовой стрелки, то то лента вращается по часовой. Это чем-то похоже на вращение планеты вокруг Солнца.

0 Экспертное мнение

Галина Иванова ответил Vladimir DrPoruchik

2016-10-05

# 83551312

Если склеить полоску в обычное кольцо, то оно тоже вращается вокруг ручки-оси, но не равномерно, а рывками, останавливаясь в двух противоположных точках.

0 Экспертное мнение

Александр Бобылев ответил Галина Иванова

2016-10-05

# 83553854

Если вы вращаете заряженную ручку, задача перестает быть статической. Движущиеся с ручкой заряды создают кроме электрического еще и магнитное поле, так что рассматривать ее надо с учетом не только электростатической индукции, но и электромагнитной, с учетом правила Ленца ("все назло"- не удивительно, что лента вращается в противоположном направлении). К тому же ваша лента не является в полном смысле лентой Мебиуса, как лист ограниченных размеров не является плоскостью. Поэтому возникают краевые эффекты, т.е. задача становится достаточно сложной и требует размышлизмов. И, браво, интересной!

0 Экспертное мнение

Александр Бобылев ответил Галина Иванова

2016-10-05

# 83553994

Кстати, о "рывках". Это достаточно понятно. Когда вы начинаете вращать ручку создаваемое ее зарядами магнитное поле возрастает, по закону Фарадея порождает в кольце индукционный токи, и, в результате электродинамического взаимодействия, за короткое время начала вращения ручки кольцо под действием пары сил получает вращательный импульс (момент импульса). Когда движение ручки устаканится, магнитное поле станет стационарным, индукционный ток пропадет, кольцо будет вращаться по инерции до остановки. При остановке вращения ручки происходит тоже самое с точностью до наоборот.

0 Экспертное мнение

Галина Иванова ответил Александр Бобылев

2016-10-05

# 83554527

Я обнаружила ещё несколько интересных эффектов.

Если полоску фольги прикрепить к нитке и коснуться её наэлектризованной ручкой, то фольга притянется к ручке. После отрыва ручки, при повторном сближении фольга уже отталкивается от ручки.

С лентой Мёбиуса иначе. Она при повторном сближении снова притягивается к ручке, а уже в третий раз отталкивается.

Более того, попробовав этот же эксперимент с лентой Мёбиуса другого размера, я получила третий результат. Фольга три раза притягивалась, и только на четвёртый раз начала отталкиваться.

Как это объяснить, не понимаю пока.

0 Экспертное мнение