24.12.2009
На рис.: Такую хаотическую картину создают силовые линии магнитного поля, если ток течет по двум перпендикулярным петлям из проводника. То же самое происходит в обычных электронных схемах. (Phys. Rev. E 80)
Компьютерные вычисления говорят о том, что силовые линии магнитного поля вокруг скрещенных петель из проводов, по которым течет электрический ток, закручиваются, словно клубок ниток. Такие хаотические магнитные поля в цепях присутствуют во всех современных электронных приборах.
Схематические картинки, к которым мы привыкли в учебниках, с замкнутыми силовыми линиями магнитного поля, которое образуется вокруг проводника с током, скорее исключение, чем правило. На первый взгляд, сложные хаотические магнитные поля характерны только для плазмы и могут наблюдаться в атмосфере Солнца или термоядерном реакторе. Но недавние исследования [1] говорят о том, что «магнитный хаос» может возникать из-за токов, текущих, в проводах, согнутых в петли
Макото Хосода (Makoto Hosoda) из Городского университета Осаки (Osaka City University) в Японии с коллегами с помощью компьютерных вычислений исследовал поведение силовых линий магнитного поля в простых структурах, которые встречаются в обычных электронных приборах.
Компьютерная программа с произвольной начальной точки рядом с двумя замкнутыми петлями, повернутыми на 90 градусов друг относительно друга, считала магнитное поле по уравнениям для суммы двух отдельных петель по шагам вдоль направления поля. Так физики проследили путь отдельной силовой линии магнитного поля и показали, что она вьется вокруг петель, не повторяя свой путь. Небольшое изменение точки старта приводит к другой траектории силовой лини, что говорит о том, что ученые имели дело с хаотическим поведением.
Влияние магнитного поля Земли подавляет наведенное магнитное поле в проводах и «стирает» хаос, если по петле в сантиметр шириной течет ток в десять ампер. Силовые линии при этом имеют сложную конфигурацию и образуют небольшие узлы вокруг проводов, но имеют упорядоченный характер, выяснили ученые. Однако в образцах меньшего размера, как в наших телевизорах, компьютерах, мобильных телефонах, наведенные магнитные поля росли, и воцарялся «магнитный хаос».
Это не всегда плохо, говорит Катцухиро Накамура (Katsuhiro Nakamura) из Узбекской академии наук. «Нехаотические» магнитные поля могут быть в принципе настолько сильными, что могут нарушать протекание тока в некоторых точках. «Напротив, хаос размазывает макроскопическое магнитное поле и гарантирует стабильность работы современных технологических устройств», – объясняет Накамура.
Чтобы проверить свои исследования, Хосода с коллегами планирует построить модель метрового масштаба. Присутствие хаотических полей можно проверить с помощью магнитных датчиков, которые отслеживают отдельные силовые линии, или с помощью пучка электронов, по рассеянию которых можно судить о структуре магнитного поля.
1. J. Aguirre, and D. Peralta-Salas, "Realistic Examples of Chaotic Magnetic Fields Created by Wires," Euro. Phys. Lett. 80, 60007 (2007).
2. Ubiquity of Chaotic Magnetic-Field Lines Generated by Three-Dimensionally Crossed Wires in Modern Electric Circuits. M. Hosoda, T. Miyaguchi, K. Imagawa, and K. Nakamura,
Phys. Rev. E 80, 067202 (issue of December 2009).
http://focus.aps.org/story/v24/st24
