шара размещены также два кольцевых витка, центры которых совпадают с этой осью, а плоскости витков перпендикулярны ей (рис. 1.1.2). Витки подсоединены к источникам тока Е1 и Е3. При замыкании Кл2 от внутреннего шара к внешнему через электролит радиально во всех направлениях потечёт ток J2. Если теперь включить Кл1 и Кл3, то токи J1 и J3 потекут и по кольцевым виткам и создадут магнитное поле, которое в экваториальной области будет перпендикулярно, а в полярных областях параллельно токам, стекающим с малого шара.
Рис. 1.1.1. Схема, поясняющая демонстрационный опыт с короткими цилиндрами
Рис. 1.1.2. Схема, поясняющая образование электрических и магнитных полей в опытах с шарами
Из законов физики известно, что магнитная индукция В взаимодействует с проводником, в котором течёт ток. Значение силы F этого взаимодействия прямо пропорционально току J в проводнике, длине проводника L в магнитном поле и магнитной индукции В. Сила также зависит от угла α между проводником и направлением магнитного поля. Когда проводник перпендикулярен силовым линиям магнитного поля, сила F максимальна, когда параллелен – она обращается в нуль.
В промежуточных положениях эта сила пропорциональна sinα, т. е. F = ВJL sinα [100]. Поэтому понятно, что под её действием электролит между шарами придёт во вращение, причём будет наблюдаться дифференциация движения: максимальной скорость окажется в приэкваториальной (между витками), минимальной – в приполярных областях.
1. Сохранив все прежние условия, отклоним плоскость верхнего витка от горизонтали или его ось от вертикального положения на угол β1, а нижнего витка – на угол β2 (рис. 1.1.3, а). Пусть циркулируют только токи J2 и J1. Тогда возникнет ситуация, изображенная на рис. 1.1.3, б. Ось вращения SS' сместится от вертикали на угол β1. В соответствии с принятым в физике условным разделением направления электромагнитного поля оно выше плоскости витка будет иметь положительный знак, ниже – отрицательный. Направление вращения шаров и электролита справа налево, но уже ортогонально оси SS' магнитного диполя, образованного кольцевым током J1.
Отключим верхний виток и включим нижний. Тогда под действием уже тока J3, текущего в контуре нижнего витка, возникнет магнитная индукция. Её взаимодействие с токами J2, стекающими с меньшего шара в направлении большего, заставит вращаться (в том же направлении, что и в предыдущем случае) электролит, а с ним и шары, но теперь уже вокруг оси NN' (рис. 1.1.3, в).
Если сравнивать два последних варианта подключения витков по картинам распределения магнитной индукции, изображённым на рис. 1.1.3, б и 1.1.3, в, то следует обратить внимание на то обстоятельство, что в области, заключённой между плоскостями витков, наблюдается смена полярности, т. е. изменение направления индукции, и несколько, трансформируется поле, как по интенсивности, так и по направленности. Выше плоскостей витков направленность поля сохраняется,