Кольцо из сверхпроводника

[Fedot]

Имеется кольцо из сверхпроводящего провода. Внутренний диаметр кольца 10 см. Толщина провода 1 мм.
Кольцо начинает вращаться, достигая скорости 100 об/сек. Требуется определить магнитное поле на оси кольца.

[Fedot]

Где же наши гиганты мысли???

[Александр Ховалкин]

Имеется кольцо из сверхпроводящего провода. Внутренний диаметр кольца 10 см. Толщина провода 1 мм.
Кольцо начинает вращаться, достигая скорости 100 об/сек. Требуется определить магнитное поле на оси кольца.

Ошибка в постановке условий задачи.
Без внешнего, переменного магнитного поля - магнитного потока, ток в сверхпроводнике отсутствует как не крути кольцо.

[Fedot]

Ошибка в постановке условий задачи.
Без внешнего, переменного магнитного поля - магнитного потока, ток в сверхпроводнике отсутствует как не крути кольцо.

Сверхпроводящие электроны не связаны с решеткой и могут двигаться в ней без трения. А поскольку электроны имеют массу, то при ускоренном вращении кольца  они должны отставать от решетки, что равноценно току в кольце. Следовательно при вращении кольца вокруг него должно образоваться  магнитное поле.

[Александр Ховалкин]

Сверхпроводящие электроны не связаны с решеткой и могут двигаться в ней без трения. А поскольку электроны имеют массу, то при ускоренном вращении кольца  они должны отставать от решетки, что равноценно току в кольце. Следовательно при вращении кольца вокруг него должно образоваться  магнитное поле.

Допустим, это так. Но ведь электроны обладают однополярными зарядами и, если не связаны с решёткой, тогда обязаны вытолкнуть друг друга за пределы проводника и без вращения?

 Добавим ещё порцию сомнения. По, Вашей логике возникновения центробежных сил на массы электронов при вращении кольца, электроны вовсе должны покинуть кристаллическую рещётку проводника по касательной к окружности кольца, причём в обратном направлению вращению.

Рассейте сомнения.

[Fedot]

Для выхода электронов за пределы провода требуется энергия (энергия выхода), при нормальной температуре таковой не хватает.
А ежели такие найдутся, так провод зарядится положительно, назад притянет.
Если кольцо наберет угловую скорость 100 об/сек = 2пи100/сек, за 10 сек, то угловое ускорение будет е = 62,8 /сек²
Линейное ускорение будет a = e*R = 62.8*0.1 метр = 6,28 метр/сек² .
За 10 сек электрон наберет скорость 62,8 м/сек. Или энергию 314 эВ.
Сила тока будет I = q*V Заряд электрона на скорость.
Умножить на количество электронов на поверхности кольца слоем толщиной молекулы кольца, получим силу тока. Внутри кольца ток при сверхпроводимости не проходит.
Теперь посчитать надо, исходя из количества свободных электронов в сечении кольца и т.д.
Сам считать не буду, но ток по кольцу, какой никакой, но будет.

          

Ну, раз ток в кольце будет, значит и магнитное поле в центре витка появится. Так по вашему?

[Король Альтов]

Сверхпроводящие электроны не связаны с решеткой и могут двигаться в ней без трения. А поскольку электроны имеют массу, то при ускоренном вращении кольца  они должны отставать от решетки, что равноценно току в кольце. Следовательно при вращении кольца вокруг него должно образоваться  магнитное поле.

Можно предположить, что электроны сверхпроводимости могут вообще остаться неподвижными. А двигаться будет только само кольцо и все обычные электроны. В этом случае ток должны создавать нескомпенсированные положительные заряды, причем ток круговой. i=dQ/dt.
Q=2pi R (dQ/dl) => dQ/dl=Q/(2pi R)=> dQ=Q/(2pi R)dl => i = Q/(2 pi R) dl/dt = Q/(2 pi R) V. =>V = 2pi R W => i = Q W. W =  100 об/сек.
Q = Ro V = Ro 2pi R pi r² R = 10 см. r = 1 мм.
Чему равно Ro надо смотреть из справочника - обьемная плотность электронов сверхпроводимости.
Формулу для магнитного поля через ток не помню - надо где то посмотреть по справочнику или спросить у Горина - наверняка он знает.

[Fedot]

Заглохла эта тема, но ответ на нее может быть интересным.
Если при вращении кольца электроны на вращаются вместе с кольцом, то магнитного поля в лаборатории не обнаружится.
Но, если перейти в СО кольца, в котором кольцо неподвижно, типа по даламберовски,
то в кольце будет ток и появится магнитное поле.
Но в этой СО лаборатория будет вращаться вокруг кольца.
Так появится  в кольце магнитное поле, если наблюдатель будет вращаться вокруг кольца?

Мелок плаваете, Dachnik!!!
Если положительные ионы стоят на месте, а электроны движутся, что означает ток в кольце, то вокруг кольца возникнет магнитное поле. Теперь поменяем ионы и электроны местами. Электроны стоят на месте, а ионы движутся. Это разве не ток, который будет создавать магнитное поле вокруг кольца?

[Александр Ховалкин]

Для выхода электронов за пределы провода требуется энергия (энергия выхода), при нормальной температуре таковой не хватает.
А ежели такие найдутся, так провод зарядится положительно, назад притянет.
Если кольцо наберет угловую скорость 100 об/сек = 2пи100/сек, за 10 сек, то угловое ускорение будет е = 62,8 /сек²
Линейное ускорение будет a = e*R = 62.8*0.1 метр = 6,28 метр/сек² .
За 10 сек электрон наберет скорость 62,8 м/сек. Или энергию 314 эВ.
Сила тока будет I = q*V Заряд электрона на скорость.
Умножить на количество электронов на поверхности кольца слоем толщиной молекулы кольца, получим силу тока. Внутри кольца ток при сверхпроводимости не проходит.
Теперь посчитать надо, исходя из количества свободных электронов в сечении кольца и т.д.
Сам считать не буду, но ток по кольцу, какой никакой, но будет.

Какая энергия связи в сверхпроводнике?
Читаем условие, поставленное автором темы:

Сверхпроводящие электроны не связаны с решеткой и могут двигаться в ней без трения. А поскольку электроны имеют массу, то при ускоренном вращении кольца  они должны отставать от решетки, что равноценно току в кольце. Следовательно при вращении кольца вокруг него должно образоваться  магнитное поле.

[Александр Ховалкин]

Если положительные ионы стоят на месте, а электроны движутся, что означает ток в кольце, то вокруг кольца возникнет магнитное поле. Теперь поменяем ионы и электроны местами. Электроны стоят на месте, а ионы движутся. Это разве не ток, который будет создавать магнитное поле вокруг кольца?

Ток электронов наблюдают и в обычных проводниках
http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph12/theory.html#.WFLMlfmLTIU
При большом ускорении, замедлении не только электроны движутся, кристаллическая решётка деформируется.
Вопрос в другом.
В сверхпроводниках электроны связаны с кристаллической решёткой, иначе силы отталкивания между одноимёнными зарядами обязаны выбросить их за пределы проводника.
Необходимо учитывать и состояние электронов проводимости в металлах в виде электронного газа, электроны не совершают орбитальных движений.

[Fedot]

Ток электронов наблюдают и в обычных проводниках
http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph12/theory.html#.WFLMlfmLTIU
При большом ускорении, замедлении не только электроны движутся, кристаллическая решётка деформируется.
Вопрос в другом.
В сверхпроводниках электроны связаны с кристаллической решёткой, иначе силы отталкивания между одноимёнными зарядами обязаны выбросить их за пределы проводника.
Необходимо учитывать и состояние электронов проводимости в металлах в виде электронного газа, электроны не совершают орбитальных движений.

Александр, если вы плохо знаете физику сверхпроводимости, то не выступайте здесь  с такими комментариями.

[Король Альтов]

Александр, если вы плохо знаете физику сверхпроводимости, то не выступайте здесь  с такими комментариями.

Присоединяюсь!