Medan Elektrik dan Magnet: Apakah Perbezaannya?

Istilah «ladang» dalam bahasa Rusia bermaksud kawasan yang sangat luas dengan komposisi seragam, contohnya gandum atau kentang.

Dalam fizik dan kejuruteraan elektrik, ia digunakan untuk menerangkan pelbagai jenis jirim, contohnya elektromagnet, terdiri daripada komponen elektrik dan magnet.

Caj elektrik dikaitkan dengan bentuk jirim ini. Apabila ia pegun, sentiasa ada medan elektrik di sekelilingnya, dan apabila ia bergerak, medan magnet juga terbentuk.

Idea manusia tentang sifat medan elektrik (lebih tepatnya, elektrostatik) dibentuk berdasarkan kajian eksperimen sifatnya, kerana masih tiada kaedah penyelidikan lain. Dengan kaedah ini, didapati ia bertindak pada cas elektrik yang bergerak dan/atau pegun dengan daya tertentu. Dengan mengukur nilainya, ciri operasi utama dinilai.

Medan elektrik

Terbentuk:

• sekitar cas elektrik (badan atau zarah);

• dengan perubahan dalam medan magnet, seperti berlaku semasa pergerakan gelombang elektromagnet. 

Ia digambarkan dengan garis daya, yang biasanya ditunjukkan sebagai berpunca daripada caj positif dan berakhir dengan caj negatif. Oleh itu, caj adalah sumber medan elektrik. Dengan bertindak ke atas mereka, anda boleh:

• mengenal pasti kehadiran medan;

• masukkan nilai yang ditentukur untuk mengukur nilainya.

Untuk kegunaan praktikal, ciri kuasa yang dipanggil voltan, yang dianggarkan oleh tindakan pada satu caj dengan tanda positif.

Medan magnet

Bertindak pada:

• badan elektrik dan cas dalam gerakan dengan usaha yang pasti;

• momen magnet tanpa mengambil kira keadaan pergerakannya.

Medan magnet dicipta:

• laluan arus zarah bercas;

• dengan menjumlahkan momen magnet elektron di dalam atom atau zarah lain;

• dengan perubahan sementara dalam medan elektrik.

Ia juga digambarkan dengan garis daya, tetapi ia ditutup di sepanjang kontur, ia tidak mempunyai permulaan dan penghujung, tidak seperti yang elektrik.

Interaksi medan elektrik dan magnet

Justifikasi teori dan matematik pertama bagi proses yang berlaku dalam medan elektromagnet telah dijalankan oleh James Clerk Maxwell. Beliau membentangkan sistem persamaan bentuk pembezaan dan kamiran di mana beliau menunjukkan hubungan medan elektromagnet dengan cas elektrik dan arus yang mengalir dalam media berterusan atau vakum.

Dalam karyanya dia menggunakan undang-undang:

• Ampere, menerangkan aliran arus melalui wayar dan penciptaan aruhan magnet di sekelilingnya;

• Faraday, menerangkan kejadian arus elektrik daripada tindakan medan magnet berselang-seli pada konduktor tertutup.

Karya Maxwell menentukan hubungan yang tepat antara manifestasi medan elektrik dan magnet bergantung pada cas yang diedarkan di angkasa.

Banyak masa telah berlalu sejak penerbitan karya Maxwell. Para saintis sentiasa mengkaji manifestasi fakta eksperimen antara medan elektrik dan magnet, tetapi sekarang sukar untuk menetapkan sifatnya. Hasilnya terhad kepada aplikasi praktikal semata-mata bagi fenomena yang sedang dipertimbangkan.

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa dengan tahap pengetahuan kita hanya boleh membina hipotesis, kerana buat masa ini kita hanya boleh mengandaikan sesuatu. Lagipun, alam semula jadi mempunyai sifat yang tidak habis-habisnya yang masih perlu dikaji dengan banyak dan lama.

Ciri-ciri perbandingan medan elektrik dan magnet

Sumber pendidikan

Hubungan bersama antara medan elektrik dan kemagnetan membantu memahami fakta yang jelas: mereka tidak terpencil, tetapi disambungkan, tetapi mereka boleh nyata dalam cara yang berbeza, mewakili satu entiti - medan elektromagnet.

Jika kita membayangkan bahawa medan cas elektrik yang tidak homogen dicipta dari angkasa pada satu ketika, yang tidak bergerak berbanding permukaan Bumi, maka ia tidak akan berfungsi untuk menentukan medan magnet di sekelilingnya dalam keadaan rehat.

Jika pemerhati mula bergerak relatif kepada caj ini, maka medan akan mula berubah mengikut masa, dan komponen elektrik akan membentuk satu magnet, yang penyelidik tetap boleh lihat dengan alat pengukurnya.

Begitu juga, fenomena ini akan berlaku apabila magnet pegun diletakkan pada beberapa permukaan, mewujudkan medan magnet. Apabila pemerhati mula bergerak ke arahnya, dia akan mengesan kemunculan arus elektrik.Proses ini menerangkan fenomena aruhan elektromagnet.

Oleh itu, tidak masuk akal untuk mengatakan bahawa pada titik yang dipertimbangkan dalam ruang hanya terdapat satu daripada dua medan: elektrik atau magnet. Soalan ini mesti ditanya berhubung dengan kerangka rujukan:

• pegun;

• boleh alih.

Dalam erti kata lain, kerangka rujukan mempengaruhi manifestasi medan elektrik dan magnet dengan cara yang sama seperti melihat landskap melalui penapis warna yang berbeza. Perubahan dalam warna kaca mempengaruhi persepsi kita terhadap gambaran keseluruhan, tetapi walaupun kita mengambil sebagai asas cahaya semula jadi yang dicipta oleh laluan cahaya matahari melalui atmosfera udara, ia tidak akan memberikan gambaran sebenar secara keseluruhan, ia akan memutarbelitkannya.

Ini bermakna bahawa bingkai rujukan adalah salah satu cara untuk mengkaji medan elektromagnet, ia memungkinkan untuk menilai sifatnya, konfigurasi. Tetapi itu tidak begitu penting.

Penunjuk medan elektromagnet

Medan elektrik

Badan bercas elektrik digunakan sebagai penunjuk yang menunjukkan kehadiran medan di lokasi tertentu di angkasa. Mereka boleh menggunakan kepingan kecil kertas, bola, lengan baju, "sultan" elektrik untuk memerhati komponen elektrik.

Mari kita pertimbangkan contoh di mana dua bola penunjuk diletakkan dalam ampaian bebas pada kedua-dua belah dielektrik elektrik rata. Mereka akan sama-sama tertarik pada permukaannya dan akan memanjang dalam satu garisan.

Pada peringkat kedua, kami meletakkan plat logam rata di antara salah satu bola dan dielektrik elektrik. Ini tidak akan mengubah daya yang bertindak pada penunjuk. Bola tidak akan mengubah kedudukannya.

Peringkat ketiga eksperimen adalah berkaitan dengan pembumian kepingan logam. Sebaik sahaja ini berlaku, bola penunjuk yang terletak di antara dielektrik elektrik dan logam yang dibumikan akan menukar kedudukannya, menukar arahnya kepada menegak. Ia akan berhenti tertarik pada plat dan hanya tertakluk kepada daya graviti graviti.

Pengalaman ini menunjukkan bahawa perisai logam yang dibumikan menghalang perambatan garis medan elektrik.

Medan magnet

Dalam kes ini, penunjuk boleh:

• pemfailan keluli;

• gelung tertutup di mana arus elektrik mengalir;

• jarum magnet (contoh kompas).

Prinsip pengedaran pencukur keluli di sepanjang garis daya magnet adalah yang paling meluas. Ia juga termasuk dalam operasi jarum magnet, yang, untuk mengurangkan lawan daya geseran, dipasang pada titik tajam dan dengan itu menerima kebebasan putaran tambahan.

Undang-undang yang menerangkan interaksi medan dengan badan bercas

Medan elektrik

Kerja eksperimen Coulomb, yang dijalankan dengan cas titik digantung pada benang kuarza yang nipis dan panjang, berfungsi untuk menjelaskan gambaran proses yang berlaku dalam medan elektrik.

Apabila bola yang dicas dibawa menghampiri mereka, bola tersebut menjejaskan kedudukan mereka, memaksa mereka menyimpang dengan jumlah tertentu. Nilai ini ditetapkan pada dail skala peranti yang direka khas.

Dengan cara ini, kuasa tindakan bersama antara cas elektrik, yang dipanggil elektrik, interaksi Coulomb… Ia diterangkan oleh formula matematik yang membenarkan pengiraan awal peranti yang direka bentuk.

Medan magnet

Ia berfungsi dengan baik di sini Hukum Ampere berdasarkan interaksi konduktor pembawa arus yang diletakkan di dalam garis daya magnet.

Peraturan menggunakan susunan jari tangan kiri digunakan pada arah daya yang bertindak pada wayar pembawa arus. Empat jari yang dicantumkan mesti diposisikan mengikut arah arus, dan garisan daya medan magnet mesti memasuki tapak tangan. Kemudian ibu jari yang menonjol akan menunjukkan arah daya yang dikehendaki.

Grafik penerbangan

Garis daya digunakan untuk menunjukkannya dalam satah lukisan.

Medan elektrik

Untuk menunjukkan garis tegasan dalam keadaan ini, medan berpotensi digunakan apabila cas pegun hadir. Garis daya keluar dari cas positif dan pergi ke negatif.

Contoh pemodelan medan elektrik ialah varian meletakkan kristal kina dalam minyak. Kaedah yang lebih moden ialah penggunaan program komputer pereka grafik.

Mereka membenarkan anda membuat imej permukaan sama kuasa, menganggarkan nilai berangka medan elektrik dan menganalisis situasi yang berbeza.

Medan magnet

Untuk kejelasan paparan yang lebih besar, mereka menggunakan garis ciri medan pusaran apabila ditutup oleh gelung. Contoh di atas dengan fail keluli jelas menggambarkan fenomena ini.

Ciri-ciri kuasa

Adalah lazim untuk menyatakannya sebagai kuantiti vektor yang mempunyai:

• tindakan tertentu;

• nilai daya dikira dengan formula yang sepadan.

Medan elektrik

Vektor kekuatan medan elektrik pada cas unit boleh diwakili dalam bentuk imej tiga dimensi.

Magnitudnya:

• diarahkan jauh dari pusat cas;

• mempunyai dimensi yang bergantung kepada kaedah pengiraan;

• ditentukan oleh tindakan bukan sentuhan, iaitu, pada jarak, sebagai nisbah daya bertindak kepada cas.

Medan magnet

Voltan yang timbul dalam gegelung boleh dilihat sebagai contoh dalam gambar berikut.

Garis magnet daya di dalamnya dari setiap pusingan luar mempunyai arah yang sama dan menambah. Di dalam ruang belokan ke belokan, ia diarahkan secara bertentangan. Kerana ini, medan dalaman menjadi lemah.

Magnitud voltan dipengaruhi oleh:

• kekuatan arus yang melalui gegelung;

• bilangan dan ketumpatan belitan, yang menentukan panjang paksi gegelung.

Arus yang lebih tinggi meningkatkan daya magnetomotif. Juga, dalam dua gegelung dengan bilangan lilitan yang sama tetapi ketumpatan belitan berbeza, apabila arus yang sama mengalir, daya ini akan lebih tinggi di mana lilitan lebih dekat.

Oleh itu, medan elektrik dan magnet mempunyai perbezaan yang pasti, tetapi ia adalah komponen yang saling berkaitan satu perkara biasa, elektromagnet.