Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II
Экспериментально показано, что относительное движение сверхтекучей и нормальной компонент Не II в волне второго звука сопровождается появлением электрической индукции. Процесс носит обратимый характер. Показано, что отношение амплитуд колебаний температуры к колебаниям потенциала индукции являетс...
Saved in:
| Date: | 2004 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2004
|
| Series: | Физика низких температур |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120361 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II / А.С. Рыбалко // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 12. — С. 1321–1325. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-120361 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1203612025-02-09T17:53:58Z Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II Observation of electrical induction in a wave of the second sound He II Рыбалко, А.С. Письма pедактоpу Экспериментально показано, что относительное движение сверхтекучей и нормальной компонент Не II в волне второго звука сопровождается появлением электрической индукции. Процесс носит обратимый характер. Показано, что отношение амплитуд колебаний температуры к колебаниям потенциала индукции является константой, равной 2,3·10⁴ К/В, не зависящей от температуры. Експериментально показано, що відносний рух надплинної і нормальної компонент He II в хвилі другого звуку супроводжується появою електричної індукції. Процес носить зворотний характер. Показано, що відношення амплітуд коливань температури до коливань потенціалу індукції є константою, рівною 2,3·10⁴ К/В, не залежною від температури. It is shown experimentally that the relative motion of the superfluid and normal components of He II leads to electrical induction. The process has a reversible character. It is found that the ratio of the temperature oscillations and the oscillations of the induction potential is a constant equal to 2,3 ·10⁴K/V and does not depend on temperature. В заключение выражаю благодарность за обсуждение результатов В.Н. Григорьеву, А.М. Косевичу, Э.Я. Рудавскому и А.А. Слуцкину. 2004 Article Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II / А.С. Рыбалко // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 12. — С. 1321–1325. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 67.40.Pm https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120361 ru Физика низких температур application/pdf Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Письма pедактоpу Письма pедактоpу |
| spellingShingle |
Письма pедактоpу Письма pедактоpу Рыбалко, А.С. Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II Физика низких температур |
| description |
Экспериментально показано, что относительное движение сверхтекучей и нормальной компонент
Не II в волне второго звука сопровождается появлением электрической индукции. Процесс
носит обратимый характер. Показано, что отношение амплитуд колебаний температуры к
колебаниям потенциала индукции является константой, равной 2,3·10⁴ К/В, не зависящей от
температуры. |
| format |
Article |
| author |
Рыбалко, А.С. |
| author_facet |
Рыбалко, А.С. |
| author_sort |
Рыбалко, А.С. |
| title |
Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II |
| title_short |
Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II |
| title_full |
Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II |
| title_fullStr |
Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II |
| title_full_unstemmed |
Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II |
| title_sort |
наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в he ii |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2004 |
| topic_facet |
Письма pедактоpу |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120361 |
| citation_txt |
Наблюдение электрической индукции, обусловленной волной второго звука в He II / А.С. Рыбалко // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 12. — С. 1321–1325. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT rybalkoas nablûdenieélektričeskojindukciiobuslovlennojvolnojvtorogozvukavheii AT rybalkoas observationofelectricalinductioninawaveofthesecondsoundheii |
| first_indexed |
2025-11-29T01:29:56Z |
| last_indexed |
2025-11-29T01:29:56Z |
| _version_ |
1850086316109201408 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 12, ñ. 1321–1325
Ïèñüìà ðåäàêòîðó
Íàáëþäåíèå ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè, îáóñëîâëåííîé
âîëíîé âòîðîãî çâóêà â He II
À.Ñ. Ðûáàëêî
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
Å-mail: rybalko@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 29 èþëÿ 2004 ã.
Ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîêàçàíî, ÷òî îòíîñèòåëüíîå äâèæåíèå ñâåðõòåêó÷åé è íîðìàëüíîé êîì-
ïîíåíò Íå II â âîëíå âòîðîãî çâóêà ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîÿâëåíèåì ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè. Ïðî-
öåññ íîñèò îáðàòèìûé õàðàêòåð. Ïîêàçàíî, ÷òî îòíîøåíèå àìïëèòóä êîëåáàíèé òåìïåðàòóðû ê
êîëåáàíèÿì ïîòåíöèàëà èíäóêöèè ÿâëÿåòñÿ êîíñòàíòîé, ðàâíîé 2,3·104 Ê/Â, íå çàâèñÿùåé îò
òåìïåðàòóðû.
Åêñïåðèìåíòàëüíî ïîêàçàíî, ùî â³äíîñíèé ðóõ íàäïëèííî¿ ³ íîðìàëüíî¿ êîìïîíåíò He II â
õâèë³ äðóãîãî çâóêó ñóïðîâîäæóºòüñÿ ïîÿâîþ åëåêòðè÷íî¿ ³íäóêö³¿. Ïðîöåñ íîñèòü çâîðîòíèé
õàðàêòåð. Ïîêàçàíî, ùî â³äíîøåííÿ àìïë³òóä êîëèâàíü òåìïåðàòóðè äî êîëèâàíü ïîòåíö³àëó
³íäóêö³¿ º êîíñòàíòîþ, ð³âíîþ 2,3·104 Ê/Â, íå çàëåæíîþ â³ä òåìïåðàòóðè.
PACS: 67.40.Pm
Ââåäåíèå
Âîïðîñ î âîçìîæíîé ñâÿçè ìàêðîñêîïè÷åñêîãî
ñâåðõòåêó÷åãî äâèæåíèÿ è ýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ
êîíäåíñèðîâàííîãî ãåëèÿ ÿâëÿåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íå-
èçó÷åííûì àñïåêòîì ôèçèêè ñâåðõòåêó÷åãî 4Íå. Â
íàñòîÿùåé ðàáîòå âïåðâûå ýêñïåðèìåíòàëüíî ðàçâè-
âàåòñÿ èäåÿ î âçàèìîñâÿçè âíóòðåííèõ ýëåêòðè÷å-
ñêèõ ïîëåé è íåçàòóõàþùèõ ñâåðõòåêó÷èõ ïîòîêîâ
æèäêîãî ãåëèÿ íèæå Ò�.
Ñîãëàñíî äâóõæèäêîñòíîé ìîäåëè He II, ãèäðî-
äèíàìèêà ýòîé ñèñòåìû ìîæåò áûòü îïèñàíà ñ ïî-
ìîùüþ ââåäåíèÿ äâóõ ïîëåé ñêîðîñòåé — ñâåðõòå-
êó÷åãî äâèæåíèÿ ñî ñêîðîñòüþ Vs è íîðìàëüíîãî
äâèæåíèÿ ñî ñêîðîñòüþ Vn . Îäíèì èç íàèáîëåå
óäîáíûõ ñïîñîáîâ âîçáóæäåíèÿ ýòèõ äâèæåíèé ÿâ-
ëÿåòñÿ ãåíåðàöèÿ ïåðâîãî èëè âòîðîãî çâóêà. Èç-
âåñòíî, ÷òî â âîëíå ïåðâîãî çâóêà îáå êîìïîíåíòû
êîëåáëþòñÿ ñèíôàçíî (Vs = Vn), à â âîëíå âòî-
ðîãî çâóêà îíè äâèæóòñÿ â ïðîòèâîôàçå, ò.å. Vs =
= – Vn�n/�s, ãäå �n è �s — ïëîòíîñòè ñîîòâåòñò-
âåííî íîðìàëüíîé è ñâåðõòåêó÷åé êîìïîíåíò He II.
Êðîìå òîãî, ïåðâûé çâóê — âîëíà ïëîòíîñòè (äàâ-
ëåíèÿ), à âòîðîé çâóê — òåìïåðàòóðíàÿ âîëíà, è
çàöåïëåíèå ìåæäó íèìè ïðîèñõîäèò ëèøü â ìåðó êî-
ýôôèöèåíòà òåïëîâîãî ðàñøèðåíèÿ, êîòîðûì âñëåä-
ñòâèå åãî ìàëîñòè ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.
Õîòÿ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïåðâûé è âòîðîé çâóêè
âåñüìà äåòàëüíî èññëåäîâàíû, íî äî ñèõ ïîð îñòàåò-
ñÿ íåâûÿñíåííûì âîïðîñ îá èõ âëèÿíèè íà ýëåêòðè-
÷åñêèå ñâîéñòâà He II è, ïðåæäå âñåãî, íà åãî ïîëÿ-
ðèçàöèþ.
Îäíî èç ñïåöèôè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñâåðõòåêó÷åãî
ãåëèÿ ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ èçó÷åíèÿ ôèçèêè
ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ âíóòðè Íå II. Êàê èçâåñò-
íî, ïðè íàãðåâàíèè ñòåíêè ñîñóäà â ïåðïåíäèêó-
ëÿðíîì åé íàïðàâëåíèè â ñâåðõòåêó÷åì ãåëèè âîç-
íèêàþò ïðîòèâîòîêè íîðìàëüíîé è ñâåðõòåêó÷åé
êîìïîíåíò.  ñâîþ î÷åðåäü, îòíîñèòåëüíîå äâè-
æåíèå íîðìàëüíîé è ñâåðõòåêó÷åé êîìïîíåíò ÿâëÿ-
åòñÿ ñëåäñòâèåì äåéñòâèÿ íà ìèêðîñêîïè÷åñêîì
óðîâíå âíóòðåííèõ ñèë â æèäêîñòè, ñâÿçàííûõ ñ êè-
íåòèêîé óñòàíîâëåíèÿ ðàâíîâåñèÿ ìàêðîñêîïè÷å-
ñêîãî êâàíòîâîãî ñîñòîÿíèÿ. ×åòêî âûäåëåííîå íà-
ïðàâëåíèå âåêòîðà ñèë ïîçâîëÿåò ïîñòàâèòü âîïðîñ:
© À.Ñ. Ðûáàëêî, 2004
âîçíèêàåò ëè ïðè ýòîì ýëåêòðè÷åñêèé ìóëüòèïîëü-
íûé ìîìåíò æèäêîñòè èëè íåò?
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ñîîáùàþòñÿ ðåçóëüòàòû ïåð-
âûõ ýêñïåðèìåíòîâ ïî ïîèñêó è èçó÷åíèþ ýëåêò-
ðè÷åñêîãî îòêëèêà, âûçâàííîãî âòîðûì çâóêîì â
ñâåðõòåêó÷åì ãåëèè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ìåòîäèêà
Ýêñïåðèìåíòû ñ ïåðâûì è âòîðûì çâóêàìè ïðî-
âåäåíû ðåçîíàíñíûì ìåòîäîì â èíòåðâàëå òåìïåðà-
òóð 1,3–4,2 Ê â äâóõ ðåçîíàòîðàõ ñ ðàáî÷èìè äëèíà-
ìè 1,05 è 28 ìì. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ïîâåðõíîñòíûõ
ïîòåðü èõ âíóòðåííèå ñòåíêè áûëè ïîëèðîâàíû è
ïîçîëî÷åíû.
Áëîê-ñõåìà èçìåðåíèé áûëà òðàäèöèîííîé: ñèã-
íàë îò ãåíåðàòîðà ïîñòóïàë íà èçëó÷àòåëü çâóêà è
îïîðíîå ïëå÷î óñèëèòåëÿ. Èñïîëüçîâàíèå Loñk-in
óñèëèòåëÿ, äâîéíàÿ ýêðàíèðîâêà âõîäíûõ öåïåé,
êîìïåíñàöèÿ âõîäíîé åìêîñòè è àâòîíîìíîå ïèòà-
íèå ïðåäóñèëèòåëÿ ïîçâîëèëè äîâåñòè ÷óâñòâèòåëü-
íîñòü ïî íàïðÿæåíèþ äî 3·10–9 Â â ïîëîñå 1 Ãö.
Èçëó÷àòåëåì è ïðèåìíèêîì ïåðâîãî çâóêà ñëóæè-
ëè ïüåçîêåðàìè÷åñêèå äàò÷èêè. Äëÿ âîçáóæäåíèÿ
âòîðîãî çâóêà èñïîëüçîâàëñÿ òîíêîïëåíî÷íûé íà-
ãðåâàòåëü èç çîëîòà èëè ìåäè. Ïðèåìíèêîì âòîðîãî
çâóêà ñëóæèë òîíêîïëåíî÷íûé áîëîìåòð èç îêèñè
ðóòåíèÿ ñ ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ 6,7 Ê–1, êîòîðûé ïî-
çâîëÿë óâåðåííî èçìåðÿòü àìïëèòóäó êîëåáàíèé
òåìïåðàòóðû �Ò, âûçâàííóþ âòîðûì çâóêîì, âïëîòü
äî 10–6 Ê.
Êàê èçâåñòíî, âàæíîé ýëåêòðè÷åñêîé õàðàêòåðè-
ñòèêîé äèýëåêòðèêà ÿâëÿåòñÿ åãî ïîëÿðèçóåìîñòü.
Îíà ìîæåò áûòü èçìåðåíà, åñëè ïîìåñòèòü äèýëåê-
òðèê ìåæäó ïëàñòèíàìè ïëîñêîãî êîíäåíñàòîðà.
Îñîáåííîñòü ýêñïåðèìåíòîâ ñîñòîÿëà â òîì, ÷òî ðå-
çîíàòîð è êîíäåíñàòîð äëÿ èçìåðåíèÿ ïîëÿðèçóåìî-
ñòè He II áûëè ñîâìåùåíû â îäíîì óñòðîéñòâå. Òî
åñòü ðåçîíàòîðû ïåðâîãî è âòîðîãî çâóêîâ âûïîëíÿ-
ëè òàêæå ðîëü êîíäåíñàòîðîâ äëÿ ðåãèñòðàöèè âîç-
ìîæíîãî ïîÿâëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè (ñìå-
ùåíèÿ) â èññëåäóåìîì He II. Â ýêñïåðèìåíòàõ
îäíîé îáêëàäêîé êîíäåíñàòîðà ñëóæèë ýëåêòðîä,
êîòîðûé ïîìåùàëñÿ íà ìåñòî áîëîìåòðà, à äðóãîé
îáêëàäêîé — êîðïóñ ðåçîíàòîðà. Çíà÷åíèå ðàçíîñòè
ïîòåíöèàëîâ êîíäåíñàòîðà îïðåäåëÿëîñü âåëè÷èíîé
èíäóöèðîâàííîãî çàðÿäà, äåëåííîãî íà âõîäíóþ åì-
êîñòü �U = �Q/Ñin.  êà÷åñòâå èçìåðèòåëüíîãî
ýëåêòðîäà â ðàçíûõ îïûòàõ èñïîëüçîâàëèñü ïëåíêà
çîëîòà, ìàññèâíàÿ ëàòóíü è îêèñü ðóòåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, ìåíÿÿ äàò÷èêè íà òîðöàõ ðåçîíà-
òîðîâ, ìîæíî áûëî ïðîâîäèòü èçìåðåíèÿ êàê àìïëè-
òóäû çâóêà, òàê è íàáëþäàòü çà ýëåêòðè÷åñêèìè
ñâîéñòâàìè ïî âåëè÷èíå çàðÿäà, èíäóöèðóåìîãî íà
ýëåêòðîäå.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû
 òàáëèöó ñâåäåíû ñåðèè îïûòîâ ñ äâóìÿ ðåçîíà-
òîðàìè ïðè èñïîëüçîâàíèè ðàçëè÷íûõ èçëó÷àòåëåé
è ïðèåìíèêîâ.
Òàáëèöà
Õàðàêòåðèñòèêè ñåðèé îïûòîâ
¹
ñå
ðè
è
È
çë
ó÷
àò
åë
ü
çâ
óê
à
Ï
ðè
åì
íè
ê
çâ
óê
à
Ð
åã
èñ
òð
èð
óå
ì
àÿ
âå
ëè
֏
íà
Ð
åç
îí
àò
îð
1,
05
ì
ì
Ð
åç
îí
àò
îð
28
ì
ì
1 íàãðåâàòåëü áîëîìåòð �Ò + +
2 íàãðåâàòåëü ýëåêòðîä �U +
3 êîíäåíñàòîð áîëîìåòð �Ò +
4 êîíäåíñàòîð ýëåêòðîä �U +
5 ïüåçîäàò÷èê ïüåçîäàò÷èê �P +
6 ïüåçîäàò÷èê ýëåêòðîä �U –
Ï ð è ì å ÷ à í è å: Èçìåðÿåìûå âåëè÷èíû �Ò è �U —
àìïëèòóäû êîëåáàíèé òåìïåðàòóðû è ïîòåíöèàëà
ýëåêòðîäà â âîëíå âòîðîãî çâóêà, �Ð — àìïëèòóäà
êîëåáàíèé äàâëåíèÿ â âîëíå ïåðâîãî çâóêà, çíàêè «+»
è «–» ñîîòâåòñòâóþò íàáëþäàåìîé èëè íåíàáëþ-
äàåìîé â îïûòàõ ñîîòâåòñòâóþùåé àìïëèòóäû.
Ïîñëå êîíäåíñàöèè æèäêîãî ãåëèÿ â èçìåðèòåëü-
íóþ êàìåðó, çàïîëíåíèÿ ðåçîíàòîðîâ ÷åðåç ñâåðõ-
ùåëü è ñòàáèëèçàöèè òåìïåðàòóðû ñíèìàëèñü àìï-
ëèòóäíî-÷àñòîòíûå õàðàêòåðèñòèêè èçìåðèòåëüíûõ
óñòðîéñòâ äëÿ êàæäîé ñåðèè îïûòîâ.
1. Íà ðèñ 1,à ïðèâåäåíû òèïè÷íûå ðåçîíàíñíûå
êðèâûå êîëåáàíèé òåìïåðàòóðû �Ò, êîòîðûå òðàäè-
öèîííî âîçíèêàþò ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè âòîðîãî
çâóêà â He II (ñì. òàáë., ñåðèÿ ¹ 1). Ïðè ýòîì äàí-
íûå, ïîëó÷åííûå êàê äëÿ ñêîðîñòè âòîðîãî çâóêà,
òàê è ïîãëîùåíèÿ (îïðåäåëÿåìîìó èç øèðèíû ðåçî-
íàíñîâ), ïðåêðàñíî ñîâïàäàþò ñ âåëè÷èíàìè, ïðèâå-
äåííûìè â ëèòåðàòóðå [1,2].
Ïîñëå çàìåíû áîëîìåòðà ýëåêòðîäîì, ÷óâñòâè-
òåëüíûì ê ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè (ñìåùåíèþ),
áûë ïîëó÷åí íåîáû÷íûé ðåçóëüòàò: ïîÿâëÿëèñü
÷åòêèå ðåçîíàíñû ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè �U
(ðèñ. 1,á) íà òåõ æå ÷àñòîòàõ, ÷òî è äëÿ �Ò (ñì.
òàáë., ñåðèÿ ¹ 2). Óêàæåì, ÷òî íàøè èçìåðåíèÿ
äëÿ îáëàñòè âûøå �-òî÷êè ïîêàçàëè îòñóòñòâèå ñèã-
íàëà �U. Îí ïîÿâëÿëñÿ ëèøü â îáëàñòè He II, è åãî
àìïëèòóäà óâåëè÷èâàëàñü ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðà-
òóðû.
1322 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 12
À.Ñ. Ðûáàëêî
×òîáû èñêëþ÷èòü âîçìîæíóþ òåðìîýäñ íà ïðèåì-
íîì ýëåêòðîäå, îáóñëîâëåííóþ òåïëîâûì ñîïðîòèâ-
ëåíèåì Êàïèöû, ïëåíî÷íûé ýëåêòðîä áûë çàìåíåí
ìàññèâíûì ëàòóííûì ýëåêòðîäîì (îòäåëüíûå ýêñïå-
ðèìåíòû, âõîäÿùèå â ñåðèþ ¹ 2). Ïðè ýòîì çà ñ÷åò
áîëåå âûñîêîé òåïëîåìêîñòè âðåìÿ òåïëîâîé ðåëàê-
ñàöèè áûëî íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ áîëüøå fres
�1, à âå-
ëè÷èíû àìïëèòóä �U ñóùåñòâåííî íå èçìåíèëèñü.
Ýòî îäíîçíà÷íî ñâèäåòåëüñòâîâàëî îá îòñóòñòâèè
òýðìîýäñ.
Ñ öåëüþ ïðîâåäåíèÿ ñðàâíèòåëüíûõ èçìåðåíèé â
÷àñòè ýêñïåðèìåíòîâ ñåðèé ¹ 3 è ¹ 4 áîëîìåòð
ñëóæèë êàê äëÿ èçìåðåíèé îñöèëëÿöèé �Ò â âîëíå
âòîðîãî çâóêà, òàê è êîëåáàíèé èíäóöèðóåìîãî çà-
ðÿäà �Q = �UÑin. Äëÿ ýòîãî äîñòàòî÷íî áûëî ïåðå-
êîììóòèðîâàòü âûâîäû áîëîìåòðà ñîîòâåòñòâóþùèì
îáðàçîì. Ïðè ýòîì íå íàðóøàëàñü ïàðàëëåëüíîñòü
ïðîòèâîïîëîæíûõ ñòåíîê ðåçîíàòîðà è ïëîùàäü
ïðèåìíèêîâ áûëà îäèíàêîâîé.
Ïðîâåäåííûå îïûòû ïîçâîëèëè óáåäèòüñÿ, ÷òî
ñèãíàë ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè íå çàâèñèò îò ìàòå-
ðèàëà ýëåêòðîäà; äîáðîòíîñòè ëèíèé �Ò(f) è �U(f)
ðàâíû, è â èññëåäóåìîì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð èõ
çíà÷åíèÿ ñîñòàâëÿþò 700–4000.
Ñïåöèàëüíûìè îïûòàìè áûëî ïðîâåðåíî, ÷òî ñèã-
íàë �U íå ÿâëÿåòñÿ ðåçóëüòàòîì åìêîñòíîé íàâîäêè
èëè âèáðàöèé.
Îáû÷íî ïîÿâëåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ñìåùåíèÿ
äèýëåêòðèêà îçíà÷àåò, ÷òî â íåì ïðèñóòñòâóþò ýëåê-
òðè÷åñêèå ìóëüòèïîëè è èõ ïîëÿðèçàöèÿ. Íàïðè-
ìåð, ýëåêòðè÷åñêàÿ ïîëÿðèçàöèÿ òâåðäûõ òåë âîç-
íèêàåò ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíåãî ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîëÿ Eext èëè ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé.  íàøèõ
îïûòàõ íàáëþäàëàñü ýëåêòðè÷åñêàÿ èíäóêöèÿ He II
â ïðèñóòñòâèè Vs– Vn , íî ïðè Eext = 0. Êàê èçâåñò-
íî, ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé ìîìåíò â àòîìàõ Íå
îòñóòñòâóåò. Ïîýòîìó ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ÿâëÿåò-
ñÿ íåîæèäàííûì.
2. Ñ öåëüþ âûÿñíåíèÿ ñâÿçè ìåæäó âíóòðåííèìè
ýëåêòðè÷åñêèìè ïîëÿìè è ñâåðõòåêó÷èìè ïîòîêàìè
áûëè ïðîâåäåíû ñëåäóþùèå ýêñïåðèìåíòû. Èñïîëü-
çîâàíèå óñèëèòåëÿ ñ ñèíõðîííûì äåòåêòîðîì ïî-
çâîëèëî îïðåäåëèòü ïîëÿðíîñòü èíäóöèðîâàííîãî
ïîòåíöèàëà îòíîñèòåëüíî âåêòîðà ñêîðîñòè ñâåðõòå-
êó÷åé êîìïîíåíòû. Èçâåñòíî, ÷òî âñåãäà ïðè ïðîòå-
êàíèè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç íàãðåâàòåëü ñâåðõ-
òåêó÷àÿ êîìïîíåíòà óñòðåìëÿåòñÿ ê èñòî÷íèêó
òåïëà. Ýòîò ôàêò èñïîëüçîâàëñÿ äëÿ ïðèâÿçêè ïî-
ëÿðíîñòè èíäóöèðóåìîãî ïîòåíöèàëà ê âåêòîðó ñêî-
ðîñòè Vs . Îêàçàëîñü, ÷òî ïðè äâèæåíèè ñâåðõòåêó-
÷åé êîìïîíåíòû îò ýëåêòðîäà ê íàãðåâàòåëþ íà
ïåðâîì èíäóöèðóåòñÿ ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä. Ýòî
ñòàëî ïîíÿòíûì ïîñëå ó÷åòà èçìåíåíèÿ ôàçû ñèãíà-
ëà ïðè åãî ïðîõîæäåíèè â èçìåðèòåëüíûõ öåïÿõ è
óñèëèòåëüíîì òðàêòå.
3. Ïðåäñòàâëÿëîñü åñòåñòâåííûì ïðîâåñòè ïîèñê
îáðàòíîãî ýôôåêòà — âîçáóæäåíèÿ âîëíû âòîðî-
ãî çâóêà â ðåçóëüòàòå èñêóññòâåííîé ïîëÿðèçàöèè
ñâåðõòåêó÷åãî ãåëèÿ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì*. Ñ ýòîé
öåëüþ â ðåçîíàòîðå âòîðîãî çâóêà äëèíîé 28 ìì íà-
ãðåâàòåëü áûë çàìåíåí êîíäåíñàòîðîì ýëåêòðîä–ñåò-
êà. Ñåòêà áûëà ñîåäèíåíà ñ êîðïóñîì. Äèàìåòð ïðî-
âîëî÷åê ñåòêè ïîñëå òðàâëåíèÿ ñîñòàâèë 3–5 ìêì, à
øàã 100 ìêì. Ïðè ïðèëîæåíèè ïîòåíöèàëà ìåæäó
ýëåêòðîäîì è ñåòêîé ÷àñòü æèäêîñòè íà êðàþ ðåçî-
íàòîðà â çàçîðå äëèíîé 0,6 ìì (� 2% îò îáùåé äëè-
íû) ïîëÿðèçîâàëàñü. Íàëè÷èå ñåòêè, ìàëîå ïîïå-
Íàáëþäåíèå ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè, îáóñëîâëåííîé âîëíîé âòîðîãî çâóêà â He II
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 12 1323
0,996
0,996
1,000
1,000
1,004
1,004
1,008
1,008
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1.4 K
1.6 K
1.8 K
f/f
f/f
res
res
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
1,4 K
1,6 K
1,8 K
�
T
, ì
Ê
à
á
�
U
,í
Â
Ðèñ. 1. Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíûå õàðàêòåðèñòèêè ðåçîíàòî-
ðà âòîðîãî çâóêà; à) àìïëèòóäà êîëåáàíèé òåìïåðàòóðû
áîëîìåòðà (ñåðèÿ ¹ 3); á) àìïëèòóäà êîëåáàíèé ïîòåí-
öèàëà ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè (ñåðèÿ ¹ 4). Òî÷êè —
ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû, ñïëîøíàÿ ëèíèÿ — ðå-
çóëüòàò îáðàáîòêè ñ ïîìîùüþ ðàñïðåäåëåíèÿ Ãàóññà.
* Íà âîçìîæíîñòü îáðàòèìîñòè ýôôåêòà óêàçàë ïðîô. À.Ì. Êîñåâè÷.
ðå÷íîå ñå÷åíèå (3�1,4 ìì) è áîëüøàÿ äëèíà
ðåçîíàòîðà íàäåæíî çàùèùàëè áîëîìåòð îò åìêîñò-
íîé íàâîäêè.
 òàêèõ óñëîâèÿõ îêàçàëîñü âîçìîæíûì âîçáó-
äèòü âîëíó âòîðîãî çâóêà (ñåðèÿ ¹ 3). Íà ðèñ. 1
ïðåäñòàâëåíû çàâèñèìîñòè êàê �Ò, òàê è âåëè÷èíû
�U îò ÷àñòîòû âîçáóæäàþùåãî ñèãíàëà. Âèäíî, ÷òî
�Ò (ñåðèÿ ¹ 3) è �U (ñåðèÿ ¹ 4) âåäóò ñåáÿ ïðè-
ìåðíî îäèíàêîâî.
Èçìåðåíèÿ òàíãåíñà óãëà ïîòåðü èñòî÷íèêà âòî-
ðîãî çâóêà, àëüòåðíàòèâíîãî íàãðåâàòåëþ, ïîêàçà-
ëè, ÷òî åãî ðåàëüíîé ñîñòàâëÿþùåé ìîùíîñòè íåäîñ-
òàòî÷íî äëÿ âîçáóæäåíèÿ ðåçîíàòîðà.
Óñòàíîâëåíî, ÷òî àìïëèòóäû ïåðåìåííîãî ïîòåí-
öèàëà ýëåêòðîäà è êîëåáàíèé òåìïåðàòóðû áîëîìåò-
ðà âîçðàñòàþò ïðîïîðöèîíàëüíî êâàäðàòó òîêà íà-
ãðåâàòåëÿ ïðè ìàëûõ åãî çíà÷åíèÿõ (ñåðèè ¹ 1,
¹ 2). Ïðè èñïîëüçîâàíèè âòîðîé ìåòîäèêè âîçáóæ-
äåíèÿ âîëíû âòîðîãî çâóêà — ïðîïîðöèîíàëüíî âå-
ëè÷èíå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ïåðâîé ñòåïåíè (ñå-
ðèè ¹ 3, ¹ 4).
Ïîêà îñòàëîñü íå ÿñíûì, ÷òî îòâå÷àåò çà âîçáóæ-
äåíèå âîëíîâîãî ïðîöåññà — ãðàäèåíò ýëåêòðè÷åñ-
êîãî ïîëÿ âáëèçè ïðîâîëî÷åê ñåòêè èëè âåëè÷èíà
ïîëÿ â çàçîðå.
4. Ñ öåëüþ âûÿñíåíèÿ âëèÿíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ íà-
ïðÿæåíèé íà ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà ñâåðõòåêó÷åãî
ãåëèÿ áûë âûïîëíåí ðÿä îïûòîâ ñ îáû÷íûì çâóêîì.
Ýêñïåðèìåíòû, ïðîâåäåííûå ñ ïåðâûì çâóêîì (ñå-
ðèè ¹ 5, ¹ 6) ïî àíàëîãè÷íîé ñõåìå*, ïîêàçàëè,
÷òî â ýòîì ñëó÷àå ýëåêòðè÷åñêàÿ èíäóêöèÿ íå âîçíè-
êàåò äàæå ïðè áîëüøèõ ìîùíîñòÿõ, ïîäàâàåìûõ íà
èçëó÷àòåëü (çíàê «–» ñåðèè ¹ 6).
Òàêèì îáðàçîì, ýôôåêò âîçíèêàåò òîëüêî ïðè íà-
ëè÷èè îòíîñèòåëüíîãî äâèæåíèÿ íîðìàëüíîé è
ñâåðõòåêó÷åé êîìïîíåíò â He II. Ïðîâåäåííûå ýêñ-
ïåðèìåíòû ïîçâîëèëè ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ýôôåêòû
ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè è ïðîòèâîïîëîæíîãî äâè-
æåíèÿ ñâåðõòåêó÷åé è íîðìàëüíîé êîìïîíåíò â âîë-
íå âòîðîãî çâóêà íîñÿò îáðàòèìûé õàðàêòåð.
Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíî ñîîòíîøåíèå èçìåðåííûõ
çíà÷åíèé �Ò è ñîîòâåòñòâóþùèõ çíà÷åíèé �U ïðè
îäíèõ è òåõ æå óñëîâèÿõ: ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ è
òåìïåðàòóðå. Âåëè÷èíó �Ò åñòåñòâåííî ðàññìàòðè-
âàòü êàê õàðàêòåðèñòèêó òåïëîâîé ýíåðãèè ñèñòåìû,
à �U — ýëåêòðîñòàòè÷åñêîé ýíåðãèè. Êàê âèäíî, ýòî
îòíîøåíèå íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû è ÿâëÿåòñÿ
êîíñòàíòîé. Òàíãåíñ óãëà íàêëîíà tg � = �Ò/�U
ðàâåí 2,3·104 Ê/ ñ òî÷íîñòüþ ± 25%. Îòìåòèì,
÷òî ýòà âåëè÷èíà áëèçêa ê çíà÷åíèþ 2e/k =
= 2,3188·104 Ê/Â. Çäåñü å — çàðÿä ýëåêòðîíà, k —
ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà.
Òàêèì îáðàçîì, â ðàáîòå óñòàíîâëåíî, ÷òî îáíà-
ðóæåííîå ÿâëåíèå ñâÿçàíî ñ îòíîñèòåëüíûì äâèæå-
íèåì êîìïîíåíò Íå II. Îñòàëîñü íåâûÿñíåííûì
âëèÿíèå íà ýôôåêò íàïðàâëåíèÿVs–Vn îòíîñèòåëü-
íî ïîâåðõíîñòè**. Âîçìîæíî, ÷òî îáíàðóæåííûé
ýôôåêò ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì ïîòîêîâ, êîòîðûå, ñî-
ãëàñíî äâóõæèäêîñòíîé ãèäðîäèíàìèêå [3], ìîãóò
âîçíèêàòü âäîëü ïîâåðõíîñòè, íà êîòîðîé ïðîèñõî-
äèò âûäåëåíèå èëè ïîãëîùåíèå òåïëà.
 êà÷åñòâå áîëåå ôóíäàìåíòàëüíîé ïðè÷èíû
ìîæíî ïðåäïîëîæèòü ñóùåñòâîâàíèå íåóñòàíîâëåí-
íîé ïîêà ñâÿçè ñâåðõòåêó÷åãî ïåðåõîäà ñ ýëåêòðè÷å-
ñêèìè ñâîéñòâàìè ãåëèÿ. Íàïðèìåð, îáíàðóæåííîå
ýëåêòðè÷åñêîå ñìåùåíèå è ïðîòèâîòîêè ñâåðõòåêó-
÷åé è íîðìàëüíîé êîìïîíåíò ÿâëÿþòñÿ ñëåäñòâèåì,
ñ îäíîé ñòîðîíû, êàêèõ-òî âíóòðèàòîìíûõ îáìåí-
íûõ ïðîöåññîâ, à ñ äðóãîé, — óïîðÿäî÷åíèÿ â æèä-
êîñòè íà ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ðàññòîÿíèÿõ.  ïîëüçó
òàêîé òî÷êè çðåíèÿ ñâèäåòåëüñòâóåò äâà ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûõ ôàêòà.
1324 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 12
À.Ñ. Ðûáàëêî
* Ïîñòàíîâêà çàäà÷è ñ ïåðâûì çâóêîì ïðèíàäëåæèò ïðîô. Ý.ß. Ðóäàâñêîìó.
** Ýòî èíòåðåñíîå ïðåäïîëîæåíèå áûëî âûñêàçàíî ïðîô. Â.Í. Ãðèãîðüåâûì.
20 40 60 80 100 120 140 160 1800
5
10
15
20
25
30
35
40
1,6 K
1,8 K
1,4 K
�U, íÂ
T
·1
0
,K
4
Ðèñ. 2. Ñîîòíîøåíèå ñèãíàëîâ áîëîìåòðà �Ò è ïîòåíöèà-
ëà ýëåêòðè÷åñêîãî ñìåùåíèÿ ðåçîíàòîðà �U ïðè îäíîé è
òîé æå ïîäàâàåìîé ìîùíîñòè íà èçëó÷àòåëü, èíäóöèðóå-
ìûõ âîëíîé âòîðîãî çâóêà äëÿ ðàçíûõ òåìïåðàòóð.
Ñïëîøíàÿ ëèíèÿ ïðîâåäåíà ïî òî÷êàì. tg � = �Ò/�U =
= 2,3·104 Ê/Â
1. Èçìåðåííàÿ çàâèñèìîñòü ïîëÿðíîñòè èíäóöè-
ðóåìîãî ñèãíàëà íà ýëåêòðîäå îò íàïðàâëåíèÿ Vs
óêàçûâàåò, ÷òî îáðàçóþùèéñÿ â æèäêîñòè ìàêðîñêî-
ïè÷åñêèé ýëåêòðè÷åñêèé äèïîëü ñâîèì ïîëîæèòåëü-
íûì çàðÿäîì íàïðàâëåí â ñòîðîíó äâèæåíèÿ ñâåðõ-
òåêó÷åé êîìïîíåíòû (ñåðèè ¹ 2, ¹ 4).
2. Âòîðîé çâóê â He II ìîæíî âîçáóæäàòü íå-
ñêîëüêèìè ñïîñîáàìè: òåïëîâûì [1], ìåõàíè÷åñêèì
[1] è ýëåêòðè÷åñêèì (â íàñòîÿùåé ðàáîòå).
Ñëåäóåò çàìåòèòü, â íàñòîÿùèé ìîìåíò íå ñóùå-
ñòâóåò ìèêðîñêîïè÷åñêîé òåîðèè, îáúÿñíÿþùåé ïî-
ÿâëåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ìóëüòèïîëüíîãî ìîìåíòà
àòîìîâ ãåëèÿ, êîãäà îíè íàõîäÿòñÿ â æèäêîì ñîñòîÿ-
íèè íèæå Ò� è ïðèñóòñòâóåò îòíîñèòåëüíîå äâèæå-
íèå ñâåðõòåêó÷åé è íîðìàëüíîé êîìïîíåíò.
Çàêëþ÷åíèå
Ïðîâåäåííûå ýêñïåðèìåíòû ïîêàçàëè, ÷òî îò-
íîñèòåëüíîå äâèæåíèå ñâåðõòåêó÷åé è íîðìàëüíîé
êîìïîíåíò He II â âîëíå âòîðîãî çâóêà ñîïðîâîæäà-
åòñÿ ïîÿâëåíèåì ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè è ïðîöåññ
íîñèò îáðàòèìûé õàðàêòåð. Âûÿñíåíèå ìåõàíèçìîâ,
ïðèâîäÿùèõ ê íàáëþäàåìûì ýôôåêòàì, òðåáóåò äî-
ïîëíèòåëüíûõ ýêñïåðèìåíòîâ, à òàêæå ðàçâèòèÿ ñî-
îòâåòñòâóþùèõ òåîðåòè÷åñêèõ ïðåäñòàâëåíèé.
 çàêëþ÷åíèå âûðàæàþ áëàãîäàðíîñòü çà îáñóæ-
äåíèå ðåçóëüòàòîâ Â.Í. Ãðèãîðüåâó, À.Ì. Êîñåâè-
÷ó, Ý.ß. Ðóäàâñêîìó è À.À. Ñëóöêèíó.
1. Â.Ï. Ïåøêîâ, ÆÝÒÔ 18, 857 (1948); ÆÝÒÔ 18, 867
(1948).
2. Ê.Í. Çèíîâüåâà, ÆÝÒÔ 25, 235 (1953).
3. Ë.Ä. Ëàíäàó, È.Ì. Ëèôøèö, Ãèäðîäèíàìèêà, Íàóêà,
Ìîñêâà (1986).
Observation of electrical induction in a wave
of the second sound He II
A.S. Rybalko
It is shown experimentally that the relative
motion of the superfluid and normal components
of He II leads to electrical induction. The pro-
cess has a reversible character. It is found that
the ratio of the temperature oscillations and the
oscillations of the induction potential is a con-
stant equal to 2,3�104 K/V and does not depend
on temperature.
Íàáëþäåíèå ýëåêòðè÷åñêîé èíäóêöèè, îáóñëîâëåííîé âîëíîé âòîðîãî çâóêà â He II
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 12 1325
|