Условие
14.3.27.
Когда-нибудь в космическом пространстве будут создаваться гигантские накопители электромагнитной энергии. Один из вариантов такого накопителя -- магнитоэлектрический плоский конденстаор, в котором разноименные электрические заряды, расположенные на пластинках, создают жлектрическое пооле напряженности
Решение
Введем оси:
Электрическое поле создает натяжение вдоль линий поля -- притяжение пластин с давлением
магнитное поле, перпендикулярное
Результирующее "расталкивающее минус стягивающее" давление на пластину:
Это и есть равновесие в системе отсчёта, где накопитель покоится.
Пусть в собственной системе отсчёта накопителя (
При переходе в любую другую инерциальную систему
Так как правые части равны нулю, то и
Дальше -- явная проверка полей, чтобы увидеть, как именно это происходит.
Движение вдоль пластин.
а) сокрость вдоль
Так как
Проверяем инвариантность:
Подставляя в компоненты тензора натяжений Максвелла
Давление на пластины ( и все перекосы) строго нулевые -- равновесие сохраняется без каких-либо оговорок.
б) скорость вдоль тока
Здесь и
т.е. поля умножаются на один и тот же релятивистский допплер-множитель -
Равенство
Движение поперек пластин (
Здесь
Инвариант по-прежнему даёт
Это не ошибка равновесия, а признак того, что при движении поперек пластин сами токовые и зарядовые слои пробегают пространство в направлении х -- поле в фиксированной точке
Поэтому к статическому балансу натяжений нужно добавлять поток электромагнитного импульса
Вывод:
Поскольку в собственной системе отсчёта накопителя суммарная сила на каждую пластину равна нулю (это и есть данное в условии равенство
E=B), а сила преобразуется линейно и однородно при переходе в любую другую инерциальную систему, равновесие накопителя не может нарушиться ни при движении вдоль пластин (это подтверждается прямым пересчётом полей — балансировка сохраняется покомпонентно и без каких-либо дополнительных членов), ни при движении поперёк пластин (здесь баланс сохраняется за счёт потока электромагнитного импульса, связанного с перемещением самих заряд-токовых слоёв, что согласуется с общим релятивистским принципом). Таким образом, дополнительного крепежа не требуется ни в покое, ни при любом равномерном движении накопителя как целого.
Ответ
Равновесие сохраняется при любом равномерном движении накопителя — как вдоль, так и поперёк пластин.