Faraday's law on electromagnetic induction, one of the most fundamental laws of nature, indicates that a change of magnetic field through a coil wire induces a current in the wire. Electromagnetic induction has many paramount technological applications today, and provides the link between electric and magnetic fields, which is crucial to explain the existence of electromagnetic waves. In our quest to replicate Faraday's law for mechanical systems, we design an infinite mass-spring "helix-like structure", which consists of a helix and a central line, and implement Bloch-Floquet conditions to obtain travelling wave solutions to the proposed problem. The structure's geometrical chirality is considered in conjunction with a dynamic chirality, introduced by placing gyroscopes along its central line. It is shown that the interplay between these two chiralities acts as a mechanical analogue of Faraday's law, breaking the symmetry of the associated dispersion diagram.


翻译:法拉第电磁感应定律是自然界最基本的定律之一,它表明通过线圈的磁场变化会在线圈中产生感应电流。电磁感应如今拥有众多至关重要的技术应用,并且提供了电场与磁场之间的联系,这对解释电磁波的存在至关重要。在我们为力学系统复现法拉第定律的探索中,我们设计了一种无限质量-弹簧"螺旋状结构",该结构由螺旋线和中轴线组成,并采用布洛赫-弗洛凯条件求解该问题的行波解。我们同时考虑了结构的几何手性,以及沿其中轴线放置陀螺仪引入的动态手性。研究表明,这两种手性之间的相互作用构成了法拉第定律的力学类比,打破了相关色散图的对称性。

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