المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19

تسوية البنان
5-11-2014
اللَّه شاهد على وحدانية ذاته
11-12-2015
العوامل الجغرافية المؤثرة على جغرافية الحرب – الطقس
19-1-2022
بشر بن يحيى بن علي القيني النصيبي
22-06-2015
العوامل المؤثرة في عملية التربية2
2024-07-07
خف ثمار الخوخ
16-2-2020

Mechanism of the power generation  
  
1354   03:38 مساءً   date: 2-2-2017
Author : Heino Falcke and Friedrich W Hehl
Book or Source : THE GALACTIC BLACK HOLE Lectures on General Relativity and Astrophysics
Page and Part : p 176

Mechanism of the power generation

1.1 Potential difference

The potential difference between the (north) pole of the black hole and its equator, as measured by an stationary observer vμξμ(t )+ ΩFξμ(φ), is

 (1.1)

 (1.2)

One has

 (1.3)

 (1.4)

Thus

 (1.5)

For a stationary observer co-rotating with a black hole ΔU vanishes. For ΩF ≠ ΩH there is a non-vanishing electric potential.

One can easily ‘predict’ this effect by using the analogy of a black hole horizon with a conducting surface with the effective surface resistance RH = 4π/c = 377 Ω. It is well known that a rotation of a metallic conducting sphere in an external homogeneous magnetic field generates a difference in the potentials between the pole and the equator of the sphere. Such a device is known as a unipolar inductor.

1.2 Black hole magnetosphere and efficiency of the power generating process

Astrophysical black holes are surrounded by plasma. In the most important case for astrophysics, the conductivity of the plasma is so high that the electric field in the reference frame, comoving with the plasma, vanishes, and the magnetic lines of force are ‘frozen’ into the plasma. In this case, the electric and magnetic fields in an arbitrary reference frame are perpendicular to each other (degenerate fields):

  E · B = 0.    (1.6)

Note that this condition is only an approximation and generally a small longitudinal electric field is present. To solve problems concerning the configuration of fields, currents, and charge distributions, it is only necessary that the inequality

|E · B| << |E2 B2|       (1.7)

is satisfied. Small deviations from the exact equation in the neighborhood of a black hole may prove to be important for a number of astrophysical processes. To simplify the problem, it is usually assumed that the system (a black hole, surrounding plasma, and the electromagnetic field) is stationary and axisymmetric.

Denote by μ a vector of an observer comoving with the plasma. Then one has

 (1.8)

In the reference frame of this observer, the electric field vanishes. This property is also valid for any frame which is moving with respect to μ with the velocity along the magnetic field. Let us choose a special solution of equation (1.8) which meets the symmetry property

 (1.9)

where ΩF is a function of r and θ. Let us stress that the vector μ, which has evident physical meaning, must always be timelike, while the vector vμ can be spacelike. This happens near the horizon if ΩF ≈ ΩH.

In the force-free approximation, the rotational energy of the black hole is extracted

 (1.10)

This energy is transferred along magnetic lines of force into a region located far away from the black hole where the force-free condition is violated; energy is pumped into accelerated particles, and so forth.

The power is maximal when ΩF = ΩH /2. Macdonald and Thorne  demonstrated that this condition is likely to be implemented in the described model.

In order of magnitude, the power of the ‘electric engine’ outlined here is

 (1.11)

Here B is the magnetic field strength in the neighborhood of the black hole. Sometimes this electric engine is described in terms of concepts taken from electrical.

1.3 Black hole as a unipolar inductor

The lines of constant θ are equipotential curves at the horizon since the field EH is meridional. Hence, the potential difference between two equipotential lines (marked by l and 2) is

 (1.12)

where d l is the distance element along a meridian of the black hole surface and ΔUH is the difference between the values of UH on the equipotentials 1 and 2. The approximate equality is valid if ΩF ΩH /2, maximal ΩH, and the equipotentials 2 and 1 corresponding to the equatorial and polar regions, respectively.

However, ΔUH can be written in terms of the surface current iH and resistance:

 (1.13)

where Δl is the distance along the meridian between the equipotentials 2 and 1. Substituting the expression for iH, we obtain

 (1.14)

where

 (1.15)

is the total resistance between the equipotential lines 2 and 1. (If the equipotentials 2 and 1 correspond to the equator and to θπ/4, the integration of (1.15) yields ΔZ H ≈ 30 Ω).

These formulas permit the conclusion that in this model the rotating black hole acts as a battery with an e.m.f. of order

 (1.16)

and an internal resistance of about 30 Ω.

This mechanism (and a number of its variants) has been employed in numerous papers for the explanation of the activity of the nuclei of galaxies and quasars.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.