Електрично и магнетно поље: које су разлике?

Термин "поље" на руском значи веома велику површину уједначеног састава, на пример пшеницу или кромпир.

У физици и електротехници се користи за описивање различитих врста материје, на пример електромагнетне, која се састоји од електричних и магнетних компоненти.

Електрични набој је повезан са овим облицима материје. Када мирује, око њега увек постоји електрично поље, а када се креће, формира се и магнетно поље.

Човекова идеја о природи електричног (тачније, електростатичког) поља формира се на основу експерименталних студија његових својстава, пошто још увек не постоји други метод истраживања. Овом методом је утврђено да на покретна и/или стационарна електрична наелектрисања делује одређеном силом. Мерењем његове вредности процењују се главне оперативне карактеристике.

Електрично поље

Формирана:

• око електричних набоја (тела или честица);

• са променама у магнетном пољу, какве настају током кретања електромагнетни таласи. 

Приказана је линијама силе, које се обично приказују као да потичу из позитивних наелектрисања и завршавају негативним. Наелектрисања су стога извори електричног поља. Делујући на њих можете:

• идентификовање присуства поља;

• унесите калибрирану вредност да бисте измерили њену вредност.

За практичну употребу, снага је карактеристична такозвани напон, који се процењује дејством на једно пуњење са позитивним предзнаком.

Магнетно поље

Делује на:

• електрична тела и наелектрисања у покрету са одређеним напором;

• магнетни моменти не узимајући у обзир стања њиховог кретања.

Магнетно поље се ствара:

• пролазак струје наелектрисаних честица;

• сабирањем магнетних момената електрона унутар атома или других честица;

• уз привремену промену електричног поља.

Такође је приказано линијама силе, али су затворене по контури, немају почетак и крај, за разлику од електричних.

Интеракција електричног и магнетног поља

Прво теоријско-математичко оправдање процеса који се одвијају у електромагнетном пољу спровео је Џејмс Клерк Максвел. Представио је систем једначина диференцијалних и интегралних облика у којима је показао однос електромагнетног поља према електричним наелектрисањем и струјама које теку у континуалним медијима или вакууму.

У свом раду користи законе:

• Ампера, који описује ток струје кроз жицу и стварање магнетне индукције око ње;

• Фарадеј, објашњавајући настанак електричне струје од дејства наизменичног магнетног поља на затворени проводник.

Максвелови радови су утврдили прецизне односе између манифестација електричног и магнетног поља у зависности од наелектрисања распоређених у простору.

Прошло је много времена од објављивања Максвелових дела. Научници непрестано проучавају манифестације експерименталних чињеница између електричних и магнетних поља, али чак и сада је тешко утврдити њихову природу. Резултати су ограничени на чисто практичне примене феномена који се разматрају.

Ово се објашњава чињеницом да са нашим нивоом знања можемо само да градимо хипотезе, јер за сада можемо само да претпоставимо.На крају крајева, природа има неисцрпна својства која још треба много и дуго проучавати.

Упоредне карактеристике електричних и магнетних поља

Извори образовања

Међусобни однос поља електрицитета и магнетизма помаже да се разуме очигледна чињеница: она нису изолована, већ повезана, али се могу манифестовати на различите начине, представљајући јединствену целину - електромагнетно поље.

Ако замислимо да се из свемира у некој тачки ствара нехомогено поље електричног набоја, које је стационарно у односу на површину Земље, онда неће моћи да одреди магнетно поље око њега у мировању.

Ако посматрач почне да се креће у односу на ово наелектрисање, тада ће поље почети да се мења у времену, а електрична компонента ће већ формирати магнетну, коју стални истраживач може да види својим мерним инструментима.

Слично, ови феномени ће се десити када се стационарни магнет постави на неку површину, стварајући магнетно поље. Када посматрач почне да се креће ка њој, детектоваће појаву електричне струје.Овај процес описује феномен електромагнетне индукције.

Стога, нема много смисла рећи да у разматраној тачки у простору постоји само једно од два поља: електрично или магнетно. Ово питање се мора поставити у вези са референтним оквиром:

• стационарни;

• Покретно.

Другим речима, референтни оквир утиче на испољавање електричних и магнетних поља на исти начин као и посматрање пејзажа кроз филтере различитих нијанси. Промена боје стакла утиче на нашу перцепцију целокупне слике, али чак и ако за основу узмемо природну светлост створену проласком сунчеве светлости кроз ваздушну атмосферу, она неће дати праву слику у целини, тј. ће га искривити.

То значи да је референтни оквир један од начина проучавања електромагнетног поља, омогућава процену његових својстава, конфигурације. Али то није битно.

Индикатори електромагнетног поља

Електрично поље

Електрично наелектрисана тела се користе као индикатори који показују присуство поља на одређеној локацији у простору. Они могу да користе наелектрисане мале комадиће папира, лопте, рукаве, "султане" да посматрају електричну компоненту.

Размотримо пример где су две индикаторске куглице постављене у слободном овјесу са обе стране равног електрифицираног диелектрика. Једнако ће их привлачити њена површина и простираће се у линији.

У другој фази постављамо равну металну плочу између једне од куглица и наелектрисаног диелектрика. Ово неће променити силе које делују на индикаторе. Лопте неће променити своју позицију.

Трећа фаза експеримента односи се на уземљење металног лима. Чим се то догоди, индикаторска кугла која се налази између наелектрисаног диелектрика и уземљеног метала ће променити свој положај, мењајући свој смер у вертикални. Престаће да га привлачи плоча и биће подложан само гравитационим силама гравитације.

Ово искуство показује да уземљени метални штитови блокирају ширење линија електричног поља.

Магнетно поље

У овом случају, индикатори могу бити:

• челичне турпије;

• затворена петља кроз коју тече електрична струја;

• магнетна игла (пример компаса).

Најраспрострањенији је принцип расподеле челичних струготина дуж магнетних линија силе. Укључује се и у рад магнетне игле, која се, да би се смањила опозиција сила трења, фиксира на оштру тачку и тако добија додатну слободу ротације.

Закони који описују интеракције поља са наелектрисаним телима

Електрична поља

Кулонов експериментални рад, изведен са тачкастим наелектрисањем окаченим на танку и дугачку нит кварца, послужио је да се разјасни слика процеса који се одвијају у електричним пољима.

Када им је набијена лопта доведена у близину, ова друга је утицала на њихов положај, приморавајући их да за извесну количину одступе. Ова вредност је фиксирана на скали посебно дизајнираног уређаја.

На овај начин силе међусобног деловања између електричних наелектрисања, тзв електрична, Кулонова интеракција… Описују се математичким формулама које омогућавају прелиминарне прорачуне пројектованих уређаја.

Магнетна поља

Овде добро ради Амперов закон на основу интеракције проводника са струјом смештених унутар магнетних линија силе.

За смер силе која делује на жицу са струјом важи правило које користи распоред прстију леве руке. Четири спојена прста морају бити постављена у правцу струје, а линије силе магнетног поља морају ући у длан. Тада ће истурени палац указати на правац жељене силе.

Графика летења

Линије силе се користе за њихово означавање у равни цртежа.

Електрична поља

Да би се указале линије напона у овој ситуацији, користи се потенцијално поље када су присутна стационарна наелектрисања. Линија силе излази из позитивног набоја и иде у негативно.

Пример моделирања електричног поља је варијанта стављања кристала кинина у уље. Модернији метод је коришћење компјутерских програма графичких дизајнера.

Они вам омогућавају да креирате слике еквипотенцијалних површина, процените нумеричку вредност електричног поља и анализирате различите ситуације.

Магнетна поља

За већу јасноћу приказа, користе линије карактеристичне за вртложно поље када су затворене петљом. Горњи пример са челичним турпијама јасно илуструје овај феномен.

Карактеристике снаге

Уобичајено је да се изразе као векторске величине које имају:

• одређени начин деловања;

• вредност силе израчуната по одговарајућој формули.

Електрична поља

Вектор јачине електричног поља при јединичном наелектрисању може се представити у облику тродимензионалне слике.

Његова величина:

• усмерена од центра наелектрисања;

• има димензију која зависи од начина обрачуна;

• одређује се бесконтактним дејством, односно на даљину, као однос силе деловања према наелектрисању.

Магнетна поља

Напон који настаје у завојници може се видети као пример на следећој слици.

Магнетне линије силе у њему из сваког окрета споља имају исти правац и сабирају се. Унутар простора од скретања до скретања, они су усмерени супротно. Због тога је унутрашње поље ослабљено.

На величину напона утичу:

• јачина струје која пролази кроз калем;

• број и густина намотаја, који одређују аксијалну дужину намотаја.

Веће струје повећавају магнетомоторну силу. Такође, у два намотаја са истим бројем завоја, али различитом густином намотаја, када тече иста струја, ова сила ће бити већа тамо где су завоји ближи.

Дакле, електрично и магнетно поље имају дефинитивне разлике, али су међусобно повезане компоненте једне заједничке ствари, електромагнетне.