Электрическое поле
Различные тела можно наэлектризовать по-разному: передать им положительный или отрицательный заряд, сделать его большим или малым. После этого тела будут по-разному действовать на другие тела: отталкивать или притягивать их, делать это сильнее или слабее. Но как одно тело «узнаёт» заряд другого, чтобы «знать»: притягивать его или отталкивать? Для ответа на этот вопрос рассмотрим понятие электрическое поле (см. рисунок).
Наэлектризуем одноимённо металлический шар на пластмассовой подставке и пенопластовый шарик на нити. Будем переносить его в различные точки пространства вокруг большого шара. Мы заметим, что в каждой точке пространства вокруг наэлектризованного тела обнаруживается сила, действующая на пробный шарик. Однако по мере удаления от заряженного шара пенопластовый шарик отклоняется всё слабее, следовательно, действующая на него сила становится всё меньше (сравните положения а, б, в).
Для следующего опыта используем магнит и стальной шарик, который положим на горизонтальную поверхность. Приблизим магнит к шарику сверху, не касаясь его, и он незамедлительно покатится вслед за магнитом. Следовательно, в каждой точке пространства вокруг намагниченного тела есть сила, действующая на стальной шарик.
Опыты показывают: в каждой точке пространства вокруг наэлектризованных или намагниченных тел существует так называемое силовое поле, способное воздействовать на другие тела. Заметим, что действие силы тяжести тоже обнаруживается во всех точках пространства вокруг Земли. Поэтому по аналогии говорят, что в пространстве вокруг планет также существует силовое поле, которое называют гравитационным полем.
Обобщаем: гравитационное поле, магнитное поле и электрическое поле являются разновидностями силовых полей. Рассмотрим один из методов изучения полей – метод силовых линий.
Проведём опыт. Возьмём два металлических шара на пластмассовых подставках, а также иглу, тоже укреплённую на подставке. Расположим шары на расстоянии 40–50 см друг от друга, а между ними – подставку с иглой. Уравновесим на ней сухую деревянную щепку. Если зарядить шары разноимённо, мы увидим, что щепка развернётся так, чтобы находиться на прямой, соединяющей шары (см. верхнюю часть рисунка).
Будем теперь помещать щепку в различные места вокруг шаров (см. нижнюю часть рисунка). Заметим, что щепка занимает такие положения, которые «ложатся» на мысленно проведённые дугообразные линии, соединяющие шары. Эти воображаемые линии называют силовыми линиями электрического поля.
Опишем второй способ изучения силовых линий электрического поля. Над заряженными телами необходимо поместить стекло и насыпать на него настриженные волосы. Под действием поля каждый волосок поворачивается определённым образом, и образуется «картина» (см.
рисунки). Слева и справа показано расположение волос вокруг одноимённо заряженных шаров, а в центре – разноимённо заряженных, как в опыте со щепкой.
Силовые линии изображают более «густыми» там, где обнаруживается большая сила воздействия поля на помещаемые в него тела. Но не следует думать, что силовые линии реально существуют внутри полей; это – физическая модель.
В заключение осталось лишь добавить: электрическое поле всегда «привязано» к заряду, его создавшему, и при перемещении заряда в другую точку пространства электрическое поле практически мгновенно перемещается вслед за зарядом.
Опубликовано в разделах: 8 класс, Электронно-ионная теорияТеория электромагнитного поля
1.1 Определение электромагнитного поля. Уравнение связи между электрическим и магнитным полями
Электромагнитное поле-это особый вид материи. Всякая заряженная частица окружена электромагнитным полем, составляющим с ней единое целое.
Оно может существовать и отдельно от электрически заряженных частиц в виде движущегося со скоростью около 3·10⁸ м/с.
Электромагнитное поле, например, фотонов, отдавая энергию распадаются на две материальные частицы: электрон и позитрон.
Электромагнитное поле является носителем энергии. Оно обладает определённой массой, однако из-за малой плотности масса не воспринимается обычными способами.
В природе существует единое электромагнитное поле. Разделение его на две составляющие, электрическое и магнитное поля обусловлено физическими и техническими причинами, и возможно только при макроскопическом рассмотрении явлений.
Поле движущегося заряда обнаруживается по отклонению магнитной стрелки и силе, действующей на пробный заряд. Однако, если наблюдатель движется вместе с зарядом, то обнаруживается только электрическое поле. То есть условия наблюдения влияют на результат.
1.2 Уравнения Максвелла в дифференциальной форме
При решении задач иногда приходится определять параметры электрического поля в отдельных точках пространства (например, E, D, H, B, φ, ε, ε0, μ0).
В этом случае интегральная форма уравнений Максвелла не всегда удовлетворяет и их необходимо записывать в дифференциальной форме.
1.3 Дифференциальные уравнения Максвелла в прямоугольной системе координат
Уравнения (1.9) и (1.10) не зависят от выбранной системы координат. Однако выражения для составляющих векторов Е или Н в разных системах координат различаются. В прямоугольной системе координат
1.4 Теорема Гаусса и постулат Максвелла в дифференциальной форме
Теорема гласит: поток вектора напряжённости электрического поля Е сквозь замкнутую поверхность S в однородной и изотропной среде равен отношению электрического заряда, заключенного в объёме пространства, ограниченном поверхностью S, к абсолютной диэлектрической проницаемости среды εε0, т.е:
Здесь также как и в разделе 1.3 выражение некоторого вектора А через его составляющие различно в разных системах координат.
На рисунке 1.4 дан поясняющий рисунок для прямоугольной системы координат.
Поток вектора А через поверхность прямоугольного параллелепипеда слагается из потоков сквозь грани формирующие его объем.
Поток вектора А сквозь замкнутую поверхность ограничивающую объем параллелепипеда равен алгебраической сумме потоков вектора через его грани. Потоки, выходящие из объема имеют знак «+», выходящие знак «-».
1.6 Выражение в дифференциальной форме принципов непрерывности электрического тока
В природе не существует магнитных масс, которые являлись бы источниками линии магнитной индукции подобно электрическим зарядам, которые дают начало силовым линиям электрического поля.
Магнитное поле порождается только электрическим током. Магнитные силовые линии (линии магнитной индукции), окружают проводник с током, всегда замкнуты и непрерывны.
1.7 Теоремы Остроградского и Стокса
Теорема Остроградского-Гаусса позволяет перейти от объёмного к поверхностному интегралу.
1.8 Полная система уравнений электромагнитного поля
В действительности электромагнитное поле в веществе весьма резко изменяется в пространстве от точки до точки между элементарными частицами вещества и быстро изменяется во времени, вследствие больших скоростей элементарных частиц. Однако эти изменения микроскопического характера. При изучении электромагнитных процессов в веществе мы не будем учитывать микроструктурные неоднородности, а будем использовать их усреднённые значения в пространстве и времени.
электромагнетизм — Как мы можем обнаружить электрическое поле в электромагнитной волне?
спросил
Изменено 6 лет, 7 месяцев назад
Просмотрено 2к раз
Электромагнитная волна имеет магнитную и электрическую составляющую, но как это доказать? Как можно обнаружить «неэлектростатическое» электрическое поле вокруг катушки?
- электромагнетизм
$\endgroup$
3
$\begingroup$
Любой электрический заряд испытывает силу электрического поля.
Следовательно, электрическое поле в электромагнитных волнах создает токи в антеннах. Это происходит все время в беспроводной связи.
В случае электростатически заряженного диэлектрика, такого как пластиковая фольга, заряды имеют тенденцию поляризовать заряды в любом незаряженном диэлектрическом материале, с которым он соприкасается. Вокруг любого заряда существует статическое электрическое поле. Это электрическое поле создает силу притяжения или отталкивания в зависимости от знака задействованных зарядов. Итак, скажем, электростатически заряженный диэлектрик содержит положительные заряды. Тогда он будет притягивать отрицательные заряды и отталкивать положительные заряды в незаряженном диэлектрике. Это вызывает поляризацию. Отрицательные заряды теперь будут притягивать положительно заряженный диэлектрик. Это явление можно наблюдать как тенденцию электростатически заряженного материала прилипать к вещам.
$\endgroup$
6
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
электромагнетизм — Как «обнаруживаются» магнитные поля?
спросил
Изменено 2 года, 5 месяцев назад
Просмотрено 75 раз
$\begingroup$
Читая «Электродинамику» Гриффита, я не совсем понял, как были введены магнитные поля.
Электрические поля были введены в качестве промежуточного расчета для определения электростатической силы, и их обнаружение в некотором смысле имеет смысл, поскольку поле и сила имеют одно и то же направление. В частности, электрическое поле (самостоятельный физический объект) представляет собой силу на единицу заряда.
Однако магнитные поля были введены как «то, что обнаруживается стержневыми магнитами». Мы использовали стержневой магнит, чтобы сделать вывод, что магнитное поле вне прямого провода с током образует концентрические круги, а затем поднесли другой провод с током, чтобы увидеть направление «силы». Затем мы пришли к выводу, что закон силы должен иметь вид $q(v \times B)$.
Мой вопрос таков: как мы пришли к выводу, что стержневой магнит обнаруживает поле, а не силу, и как он обнаруживает поле, а не силу? В чем разница между тем, что происходит в проводнике с током и в стержневом магните в присутствии магнитного поля?
- электромагнетизм
- магнитные поля
- магнитостатика
$\endgroup$
$\begingroup$
Таким образом, когда мы говорим стержневой магнит, полезно напомнить себе, что самыми ранними примерами этого были компасы. Известно, что компасы указывают на север, но точная причина, по которой они указывали на север, была немного загадочной.
