Įkrautų dalelių laukai, elektromagnetiniai ir elektrostatiniai laukai ir jų komponentai
Dalelės ir laukai yra dviejų rūšių materijos. Būdingas dalelių sąveikos bruožas yra tai, kad ji vyksta ne tiesioginiame jų sąlytyje, o tam tikru atstumu tarp jų.
Taip yra dėl to, kad dalelės yra susijusios su jas supančiu lauku ir lemia jų tarpusavio sąveiką. Taigi dalelės sąveikauja per savo laukus.
Laukai erdvėje pasiskirstę, skirtingai nei atskiros dalelės, nuolat. Kai kurios sąveikos yra dvejopo pobūdžio. Taigi, pavyzdžiui, elektromagnetinis laukas, sklindantis per erdvę bangų pavidalu, vienu metu aptinkamas atskirų dalelių - fotonų pavidalu.
Gamtoje yra įvairių tipų laukų: gravitacinių (gravitacinių), magnetostatinių, elektrostatinių, branduolinių ir kt. Kiekviena sritis pasižymi savitomis, būdingomis savybėmis.
Tarp dviejų medžiagų tipų – dalelių ir laukų – yra vidinis ryšys, kuris pirmiausia pasireiškia tuo, kad bet koks dalelių būsenos pasikeitimas tiesiogiai atsispindi lauke (ir atvirkščiai, bet koks lauko pasikeitimas veikia daleles). ), taip pat esant bendroms savybėms: masei, energijai, impulsui ar impulsui ir kt.
Taip pat dalelės gali virsti lauku, o laukas – tomis pačiomis dalelėmis. Visa tai rodo, kad materija ir laukas yra dviejų tipų materijos.
Be to, yra skirtumas tarp laukų ir dalelių, todėl galime juos laikyti skirtingomis materijos rūšimis.
Šis skirtumas susideda iš to, kad elementarios dalelės yra diskrečios ir užima tam tikrą tūrį, jos yra nelaidžios kitoms dalelėms: to paties tūrio negali užimti skirtingi kūnai ir dalelės. Laukai yra ištisiniai ir turi didelį pralaidumą: skirtingų tipų laukai vienu metu gali būti išdėstyti tame pačiame erdvės tūryje.
Dalelės ir kūnai gali judėti erdvėje veikiami išorinių jėgų, pagreitintos arba sulėtintos, tai yra, dalelių judėjimo erdvėje greitis gali būti skirtingas. Laukai erdvėje sklinda tokiu pat greičiu, pavyzdžiui, vakuume – greičiu, lygiu šviesos greičiui.
Kadangi dalelės ir laukai yra glaudžiai susiję vienas su kitu ir sudaro visumą, neįmanoma nustatyti tikslios ribos tarp dalelės ir jos lauko erdvėje.
Tačiau galima nurodyti labai mažą erdvės sritį, kurioje pasireiškia diskrečios dalelės savybės. Šia prasme sąlygiškai galima nustatyti matmenis elementariosios dalelės… Erdvėje, esančioje už nurodytos srities ribų, galima daryti prielaidą, kad yra tik laukas, susietas su elementaria dalele.
Elektromagnetinis laukas ir jo komponentai
Elektrotechnikoje laikomas laukas, kurį sukelia nešančių dalelių judėjimas elektros krūviai… Toks laukas vadinamas elektromagnetiniu. Reiškiniai, susiję su šio lauko sklidimu, vadinami elektromagnetiniais reiškiniais.
Elektronai, cirkuliuojantys atome aplink branduolį, sąveikauja su protonais per elektrinį lauką, o tuo pačiu metu jų judėjimas prilygsta elektros srovei, kuri, kaip rodo patirtis, visada yra susijusi su magnetinio lauko buvimu.
Todėl laukas, per kurį elementariosios atomo dalelės sąveikauja viena su kita, tai yra elektromagnetinis laukas, susideda iš dviejų laukų: elektrinio ir magnetinio. Šios sritys yra tarpusavyje susijusios ir neatskiriamos viena nuo kitos.
Išoriškai makroskopiniu būdu tiriamas elektromagnetinis laukas kai kuriais atvejais pasireiškia nejudančio lauko, o kitais – kintamo lauko forma.
Esant stacionariai tam tikros medžiagos atomų būsenai, tiek elektrinis laukas (šiuo atveju laukas atomuose yra visiškai sujungtas su vienodais skirtingų ženklų krūviais), tiek magnetinis laukas (dėl chaotiškos elektronų orbitų orientacijos) kosminė erdvė neaptinkama.
Tačiau jei pusiausvyra atome yra sutrikusi (susidaro jonas, nukreiptas judėjimas uždedamas chaotiškam judėjimui, elementarios magnetinių medžiagų srovės nukreiptos viena kryptimi ir pan.), tai lauką galima aptikti ir už šios medžiagos ribų.Be to, jei nurodyta būsena išlaikoma nepakitusi, tada lauko charakteristikos turi pastovią vertę laikui bėgant. Toks laukas vadinamas stacionariu.
Stacionarus laukas atliekant makroskopinį tyrimą daugeliu atvejų atsiranda tik vieno komponento pavidalu: arba elektrinio lauko (pavyzdžiui, stacionarių įkrautų kūnų laukas), arba magnetinio lauko pavidalu (pvz. Pavyzdžiui, nuolatinių magnetų laukas).
Nejudančio elektromagnetinio lauko komponentai yra neatsiejami nuo judančių įkrautų dalelių: elektrinis komponentas yra susijęs su elektros krūviais, o magnetinis komponentas lydi (supa) judančias įkrautas daleles.
Kintamasis elektromagnetinis laukas susidaro dėl kintančio ar svyruojančio įkrautų dalelių, sistemų ar stacionarių laukų sudedamųjų dalių judėjimo. Tokiam aukšto dažnio laukui būdinga tai, kad jam atsiradus (išspinduliavus iš šaltinio), jis yra atskirtas nuo šaltinio ir bangų pavidalu patenka į aplinką.
Šio lauko elektrinis komponentas egzistuoja laisvoje būsenoje, atskirtas nuo medžiagos dalelių ir turi sūkurinį pobūdį. Tas pats laukas yra magnetinis komponentas: jis taip pat egzistuoja laisvoje būsenoje, nesusijęs su judančiais krūviais (ar elektros srove). Tačiau abu laukai yra neatskiriama visuma ir judėjimo erdvėje procese nuolatos transformuojasi vienas į kitą.
Kintamasis elektromagnetinis laukas aptinkamas pagal poveikį dalelėms ir jo sklidimo kelyje esančioms sistemoms, kurias galima nustatyti svyruojančiame judesyje, taip pat prietaisais, paverčiančiais elektromagnetinio lauko energiją į kitos rūšies energiją. (pavyzdžiui, terminis).
Ypatingas atvejis yra šio lauko veikimas gyvų būtybių regos organams (šviesa yra elektromagnetinės bangos).
Elektromagnetinio lauko komponentai - elektriniai ir magnetiniai laukai buvo atrasti ir ištirti prieš elektromagnetinį lauką ir nepriklausomai vienas nuo kito: tada tarp jų nebuvo atrasta jokio ryšio. Tai lėmė, kad abi sritys buvo laikomos nepriklausomomis.
Teoriniai samprotavimai, vėliau patvirtinti eksperimentu, rodo, kad tarp elektrinio ir magnetinio lauko yra neatsiejamas ryšys, ir bet koks elektrinis ar magnetinis reiškinys visada pasirodo esantis elektromagnetinis.
Taip pat žiūrėkite: Elektrinis ir magnetinis laukai: kokie yra skirtumai?
Elektrostatinis laukas
Vakuume arba dielektrinėje terpėje aplink izoliuotus kūnus, nejudančius stebėtojo atžvilgiu, aptinkamas tik elektrinis laukas, kurio erdvėje ir laike nepakitęs perteklius (makroskopine prasme) to paties ženklo elektros krūviai, gaunami jonizuojant atomus ( dėl elektrifikacijos išvaizdos - Kūnų elektrifikacija, krūvių sąveika).Toks laukas vadinamas elektrostatiniu.
Elektrostatinis laukas yra stacionaraus elektrinio lauko rūšis ir nuo jo skiriasi tuo, kad elektrostatinį lauką sukeliančios elementarios įkrautos dalelės juda tik chaotiškai, o nejudantį lauką lemia nukreiptas elektronų, esančių ant chaotiško judėjimo, judėjimas.
Šiame lauke charakteristikų pastovumą lemia nuolatinis krūvių pasiskirstymo lauke atkūrimas (pusiausvyros procesas).
Elektrostatiniame lauke bendras didelio skaičiaus unikaliai įkrautų dalelių, nuolat chaotiškai judant įvairiomis kryptimis, veikimas įkrauto kūno išorėje suvokiamas kaip laukas su to paties ženklo elektros krūviu, kuris laikui bėgant nekinta.
Magnetinio komponento poveikis elektrostatiniame lauke yra neutralizuojamas dėl chaotiško krūvininkų judėjimo kosminėje erdvėje, todėl neaptinkamas.
Išskirtinis elektrostatinio lauko bruožas yra šaltinio ir nutekėjimo kūnų buvimas, kuriems suteikiami skirtingų ženklų pertekliniai krūviai (kūnai, iš kurių atrodo, kad šis laukas išteka ir į kuriuos įteka).
Elektrostatinis laukas ir elektrifikuoti kūnai, kurie yra lauko šaltiniai ir kriauklės, yra neatskiriami vienas nuo kito, atstovaujantys vienai fizinei esybei.
Tuo elektrostatinis laukas skiriasi nuo kintamojo elektromagnetinio lauko elektrinio komponento, kuris, būdamas laisvoje būsenoje, turi sūkurinį pobūdį, neturi šaltinio ir nutekėjimo.
Šiai elektrostatinio lauko būsenai palaikyti nenaudojama energija. Tai būtina tik tada, kai šis laukas yra nustatytas (elektromagnetiniam laukui nuolat skleisti reikia energijos).
Elektrostatinį lauką galima aptikti pagal mechaninę jėgą, veikiančią šiame lauke esančius stacionarius įkrautus kūnus, taip pat indukuojant arba nukreipiant elektrostatinius krūvius ant nejudančių metalinių kūnų ir poliarizuojant stacionarius dielektrinius kūnus, esančius šiame lauke.
Taip pat žiūrėkite:
Elektrinio lauko charakteristikos