# Вариации на тему Араго

Де Лэскалье Эспри

Вариации на тему Араго.


Что будет, если слон наскочит на кита?

"От двух до пяти" К. И. Чуковский


Такой вот вопрос (или схожий с ним) возник у меня после воспоминания об одном виденном эксперименте. Преподаватель физики показал группе из 35 человек, среди которых был и я, такой опыт:

Горизонтальный медный диск на оси, вращаемый ручкой через ускоряющий "редуктор".

Над диском на расстоянии 1-2 см. - довольно толстый стеклянный лист, полностью перекрывающий размеры диска. Точно над осью диска на нём стоит игла с магнитной стрелкой от компаса.

Преподаватель начал крутить медный диск и, о чудо, магнитная стрелка тоже начала крутиться в том же направлении, что и НЕМАГНИТНЫЙ медный диск.

Затем преподаватель предложил нам всем попробовать дать объяснение этому странному явлению. которое называется "Опыт Араго", в честь знаменитого французского физика и астронома Д.Ф.Араго, придумавшего этот опыт в 1824г.

Во время перерыва между двумя частями семинара я подошёл к преподавателю и робко спросил, могу ли я рассказать ему о причинах такого поведения магнитной стрелки.

(Кстати, как выяснилось позже - я был единственным из группы слушателей, попытавшимся дать объяснение).

Преподаватель с некоторым удивлением, но охотно согласился (я НЕ числился в "табели о рангах" особо способных и, вообще, способных).

Объяснение простое: Магнитная стрелка создаёт своё магнитное поле, которое из-за вращения медного диска генерирует в нём вихревые индукционные токи Фуко, направленные по Правилу Ленца так, чтобы своими полями УМЕНЬШИТЬ ИЩЗМЕНЕНИЯ магнитного поля их вызвавшего! А значит в силу взаимодействия двух таких магнитных полей, диск увлекает стрелку за собой именно потому, что тогда общее изменение её поля по отношению к меди диска будет минимальным, уменьшенным, что и гласит Правило Ленца.

Преподаваетль полностью согласился с моим объяснением и в мыслях включил меня в число самых способных слушателей.

А почему другие, гораздо более способные и преуспевающие НЕ ДАЛИ объяснения, хотя преподаватель и предложил ВСЕМ эту задачу?

Что, я - единственный заделался влруг таким "гениальным" объяснителем?

НЕТ!

Просто во мне сохранился детский "почемучка". Мне ЛИЧНО хотелось объяснить убедительно для самого себя, какие "тайные" механизмы и силы заставили вертеться стрелку, отделённую от немагнитного диска куском стекла. А другие, способные и талантливые, легко справляющиеся с трудными учебными задачами, к вопросам, за которые отличных оценок в соответствующих официальных документах (для дальнейшего гордого предъявления!) не ставят, были глубоко безразличны. Они, я уверен, решили бы не хуже, а лучше меня эту задачу, но им это было НЕИНТЕРЕСНО, НЕЛЮБОПЫТНО, чисто по-детски, как мне.

Вот и вся разница!

Это было только введение.


А теперь перейдём к другому мысленному опыту.


Представим себе некую ленту из диэлектрика (изолятора), которую с любой выбранной скростью протягивает удалённый от "рабочего участвка" мотор. На ленте жёстко и равномерно закреплены электрические заряды, неважно какой полярности. Итак, есть некая часть ленты, экранированная ото всех внешних электрических и магнитных полей. Это то, что я назвал "рабочим участком". На некотором небольшом расстоянии над лентой закрепим магнитометр. Если лента покоится относительно него, магнитного поля нет. Но при любом её движении, возникает "электрический ток" - направленное и упорядоченное движение зарядов, вызывающее появление магнитного поля в точке магнитометра. Чем больше скорость ленты (при постоянной плотности распределения зарядов на ней), тем больше и магнитное поле, ими создаваемое. (Чуть изменённый опыт Роуланда)

Расположим на примерно таком же расстоянии, как и магнитометр, медную ленту, плоскость которой параллельна плоскости "рабочего участка" диэлектрической ленты и по длине равную ей.

Как на неё будет действовать наша "рабочая лента"?

Если она неподвижна, то её покоящийся электрический заряд будет индуцировать в медной ленте некоторое смещений зарядов и её создавать маленькую поперечную поляризацию.

Если рабочая лента движется, она будет попрежнему создавать поперечную плоскости медной ленты электростатическую поляризацию и пронизывающее медь безо всяких эффектов магнитное поле.

Но тут обнаруживается некая "маленькая хитрость". Согласно представлениям отдела теоретической физики, называемомого "Электродинамикой", электрическое поле покоящегося точечного заряда имеет сферическую форму, его эквипотенциальные поверхности (поверхности равного, одного и того же потенциала) представляют собой сферы. Но у ДВИЖУЩЕГОСЯ заряда векторы его "силовых линий" поворачиваются чуть вперёд, в зависимости от величины скорости. То есть у его поля появляется некая составляющая, направленная не строго радиально (радиус-вектор) от центра заряда, а слегка вперёд, параллельно его вектору скорости в соотношении v/c, где v - скорость движения заряда, а c - скорость света. Это в нашем случае означает, что эта "скоростная составляющая" должна как-то воздействовать на электроны в медной ленте и гнать их в том же направлении, что и движущаяся "рабочая лента". Значит если подсоединить к концам медной ленты чувствительный измеритель разности потенциалов (наподобие применявшегося много лет "зеркального гальванометра") , то он должен зарегистрировать некое малое напряжение между концами медной ленты.

На это можно возразить, что магнитное поле, постоянное для магнитометра, не есть постоянное для электронов меди и оно движется, увлекая электроны токами Фуко, индукционными токами.(вспомним только описанный опыт Араго!)

Тогда усовершенствуем наш эксперимент - постараемся искючить возможное влияние магнитного поля "рабочей ленты".

На диэлектрическую ленту наложим тонкую медную, но с аккуратно проделанными отверстиями, такого диаметра, что они лишь окружают заряды, но никак с ними не соприкасаются, то есть заряды остаются изолированнми друг от друга на диэлектрике и не соединяются перфорированной медной накладкой.

И затем начнём через накладку пропускать ток, равный в точности по величине "току," создаваемому движением ленты, но создающему магнитное поле, противонаправленное полю движения "рабочей ленты", то есть почти полностью его компенсирующее.

Если галванометр будет всё равно показывать некую разность потенциалов, значит она создаётся продольной составляющей электрического поля движущегося заряда.

Если никакого напряжения при включённом "токе компенсации" не будет, значит первоначальное её обнаружение обязано не электростатическому полю, а магнитному полю движущихся индивидуальных зарядов.

В общем, совместили два опыта: Роуланда и Араго и добавили ещё один элемент-сенсор - медную ленту.


Резюмируя: Предлагается эксперимент, доказывающий или опровергающий теоретическое представление о повороте радиусов-векторов движущегося электрического заряда в направлении его движения.

Визуально это выглядело бы как превращение сферы в эллипсоид с соотношением длинной и короткой по формулам Специальной Теории Относительности, продольная ось чуть удлиняется, а поперечная чуть сокращается, причём заряд находится в его "заднем" фокусе.


Литература:

Л.Д Ландау, Е.М.Лифшиц, "Теория поля"

В.Пановски, М.Филлипс, "Классическая электродинамика."

М.А.Тоннела, "Основы электромагнетизма и Теории Относительности"

Р.В. Поль, "Учение об электричестве"

9 VII 2026

P.S. Отвечая на заданные и/или молчаливые вопросы читателей о причинах моих публикаций на порталах, в целом, предназначенных для литераторов, сообщаю, что НИ ОДИН "НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ" никогда не опубликует мои заметки (мои глупые попытки это сделать блестяще подтвердили только что сказанное!) и поэтому я считаю возможным предложить любым читателям с любым специальным образованием ознакомиться с моими мыслишками и тем, независимо от согласия с ними или тотального их неприятия, поспособствовать процессу, называемому ДУМАНИЕМ.