Условие
11.1.1. Между какими частями самолета возникает максимальное напряжение электрического поля из-за его движения в магнитном поле Земли?
Решение
Самолет можно рассматривать как сплошной металлический проводник, движущийся в магнитном поле Земли. Внутри него находится множество свободных зарядов (электронов). При движении на каждый заряд
По свойству векторного произведения, сила Лоренца всегда перпендикулярна вектору скорости самолета
Вектор магнитного поля Земли
Рассмотрим, куда эти составляющие смещают электроны:
- Горизонтальная составляющая (
): Направлена вдоль меридианов. Векторное произведение дает силу, направленную строго по вертикали. Она вызывает перераспределение зарядов между крышей и днищем фюзеляжа, создавая разность потенциалов , где — высота фюзеляжа. - Вертикальная составляющая (
): Пронизывает самолет сверху вниз (или снизу вверх). Векторное произведение дает силу, направленную строго вбок, вдоль размаха крыльев. Это создает разность потенциалов , где — размах крыльев.
Важное замечание: Вдоль продольной оси самолета (от хвоста к носу) сила Лоренца проекции не имеет, так как это направление совпадает с вектором скорости
Чтобы определить, где генерируется максимальное напряжение, сравним
Следовательно, произведение величин для крыльев значительно больше:
Ответ
Максимальное напряжение возникает между концами (законцовками) левого и правого крыла.