電感應(yīng)在電離中電感應(yīng)阻力的攝動(dòng)影響

在高空電離層中運(yùn)動(dòng)的帶電荷的衛(wèi)星受電感應(yīng)阻力后對(duì)軌道根數(shù)產(chǎn)生的攝動(dòng)影響。研究結(jié)果表明，電感應(yīng)阻力對(duì)帶電衛(wèi)星的軌道半長(zhǎng)軸、軌道偏心率、近地點(diǎn)赤經(jīng)、歷元平赤經(jīng)均有周期攝動(dòng)影響，但除對(duì)半長(zhǎng)軸有長(zhǎng)期攝動(dòng)效應(yīng)外對(duì)其它軌道根數(shù)均無(wú)長(zhǎng)期攝動(dòng) 。軌道傾角和升交點(diǎn)赤經(jīng)不受攝動(dòng)影響。以飛行在高度1500km的電離層中的導(dǎo)體衛(wèi)星作為算例。計(jì)算結(jié)果顯示：帶電導(dǎo)體衛(wèi)星在高空電離層中帶有一定電量時(shí)電感應(yīng)阻力對(duì)軌道半長(zhǎng)軸的縮短產(chǎn)生顯著效應(yīng)。

電感應(yīng)在電離層中帶電衛(wèi)星所受到的電感應(yīng)阻力

衛(wèi)星在電離層中帶電，一方面是由于發(fā)射時(shí)衛(wèi)星自身帶電，另一方面導(dǎo)體金屬衛(wèi)星在電離層中獲得電荷而帶電。電離層是由電離氣體，如O，N原子和O ，N 離子以及電子所組成。當(dāng)導(dǎo)體金屬衛(wèi)星穿過(guò)電離層中的電離氣體時(shí)，衛(wèi)星同電子和離子相碰撞后獲得電荷。這主要是因?yàn)殡娮拥臒崴俣缺入x子速度大60倍，電子比離子運(yùn)動(dòng)快，所以撞在衛(wèi)星上的電子流量比相應(yīng)的離子流量大，結(jié)果在衛(wèi)星表面上獲得負(fù)電荷。當(dāng)衛(wèi)星在電離層中以此機(jī)理獲得負(fù)電荷或發(fā)射時(shí)在衛(wèi)星表面帶有電量，這時(shí)衛(wèi)星在電離層中將受到電感應(yīng)阻力。P·J· Wyatt 曾給出計(jì)算電感應(yīng)阻力的理論式子，首先假定一個(gè)帶有均勻分布電荷Q 、質(zhì)量m 、半徑R的球體衛(wèi)星以速度V穿過(guò)不考慮磁場(chǎng)情形的電離層，電離層是完全中性等離子體。球體衛(wèi)星對(duì)電子和離子是可滲透的，被感應(yīng)的電荷在球體衛(wèi)星外部。

電感應(yīng)電感應(yīng)阻力對(duì)軌道根數(shù)產(chǎn)生的攝動(dòng)量

大氣旋轉(zhuǎn)角速度，距地心愈遠(yuǎn)，角速愈小，研究的電離層高度在500km處，再加所計(jì)算的衛(wèi)星軌道傾角較大 (75°)，所以在該處電離層線速也較小，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，采用不考慮地球自轉(zhuǎn)角速。

取平均高度在1500km以上的電離層內(nèi)飛行的導(dǎo)體衛(wèi)星作為算例。設(shè)此球體衛(wèi)星的半徑R=2m，重量m=36kg ， 運(yùn)行軌道周期T=118.28min，軌道半長(zhǎng)軸a=7988.16km，軌道傾角i =75°。計(jì)算此衛(wèi)星在電離層內(nèi)飛行時(shí)， 當(dāng)它帶有0.3C的電量時(shí)電感應(yīng)阻力對(duì)軌道半長(zhǎng)軸的變率的影響效應(yīng)值。

為此先計(jì)算在1500km高度的電離層中的c值。在1500km高度的電離層中的電子和離子的溫度是：T_e=1300K ，T_i=1300K。(采用國(guó)際單位制，即SI制)則me=9.10956 ×10^-31kg， k=1.38062 ×10^-23Juledeg^-1。

當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射時(shí)帶有0.3C的電量或?qū)w衛(wèi)星發(fā)射到電離層內(nèi)同電子碰撞后表面獲得0.3C的電荷時(shí)，衛(wèi)星的軌道半長(zhǎng)軸則因受電感應(yīng)阻力每天縮小達(dá)85m以上。如果將其和同一高度處中性大氣阻力對(duì)此衛(wèi)星軌道半長(zhǎng)軸的攝動(dòng)效應(yīng)相比較，按計(jì)算中性大氣阻力的效應(yīng)式子：粗略計(jì)算后可知電感應(yīng)阻力應(yīng)該比大氣阻力效應(yīng)大2.6倍。所以當(dāng)導(dǎo)體衛(wèi)星在電離層飛行時(shí)只要帶有足夠電量就必須考慮電感應(yīng)阻力對(duì)軌道引起的攝動(dòng)效應(yīng)。

法拉第研究地磁電感應(yīng)現(xiàn)象受到了地磁學(xué)研究的影響；通過(guò)研究地磁電感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第發(fā)現(xiàn)了電力、電流和電阻三者之間的相互關(guān)系，揭示了歐姆定律的內(nèi)容。

電感應(yīng)利用地磁產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象

嘗試地磁的感生電流效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，獲得很好的結(jié)果。軟鐵棒(通過(guò)預(yù)先加熱至紅熱然后冷卻消磁 ———法拉第注)放入線圈O中，線圈用8英尺長(zhǎng)的導(dǎo)線與電流計(jì)連接。然后翻轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動(dòng)180度)軟鐵棒及線圈，指針立刻移動(dòng)；重復(fù)翻轉(zhuǎn)，使翻轉(zhuǎn)的節(jié)奏和指針的擺動(dòng)節(jié)奏一致，后者擺動(dòng)到180度或更多。

認(rèn)為磁體周?chē)挤植贾泶帕Φ拇徘€，并且認(rèn)識(shí)到只要導(dǎo)體切割磁曲線，就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生地球是一個(gè)巨大的磁體，認(rèn)為地球表面密布著磁曲線。當(dāng)線圈翻轉(zhuǎn)時(shí)，與線圈連接的導(dǎo)線就會(huì)切割地磁曲線，就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不僅說(shuō)明了利用地磁可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，而且證明了電磁感應(yīng)原理對(duì)于地磁電感應(yīng)現(xiàn)象的適用性。

利用地磁作為磁源可以產(chǎn)生感應(yīng)電流。同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)研究使他認(rèn)識(shí)到，電磁感應(yīng)原理不僅僅適用于普通的磁電感應(yīng)現(xiàn)象，而且也適用于地磁電感應(yīng)現(xiàn)象，由此促進(jìn)了電磁感應(yīng)定律的建立。

電感應(yīng)對(duì)于電力、電流及電阻三者之間關(guān)系

當(dāng)不同材質(zhì)的導(dǎo)體組成回路，受到同樣的電磁感應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生恰好相等的電力。但是法拉第當(dāng)時(shí)并不清楚電力 、電流和電阻三者之間的關(guān)系，也不清楚究竟是那個(gè)要素對(duì)回路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流起決定性作用。直至1832年1月，法拉第盡管仍然認(rèn)為地球的自轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，但無(wú)論通過(guò)何種方法進(jìn)行檢驗(yàn)，都檢驗(yàn)不到這種電流的存在。他繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，企圖尋求這個(gè)問(wèn)題的答案。

決定電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流的關(guān)鍵因素是感應(yīng)電力，在電力一定時(shí)，電阻和電流恰好呈平衡關(guān)系。如果用U表示感應(yīng)電力(即所說(shuō)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))，I 表示電流強(qiáng)度，R表示阻礙(即電阻)，用數(shù)學(xué)式把這兩個(gè)結(jié)論結(jié)合表達(dá)出來(lái) ，就是U =IR，這恰好是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。