Элеком37, Электрическое поле и его напряженность, физика.
По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.
Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не вносит заметного перераспределения исследуемых зарядов. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряженность электрического поля E.
Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:
Напряженность электрического поля – векторная физическая величина.
Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим.
Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводятся так, чтобы направление вектора напряженности в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии. Силовые линии обладают следующими свойствами.
Силовые линии электростатического поля никогда не пересекаются.
Силовые линии электростатического поля всегда направлены от положительных зарядов к отрицательным.
При изображении электрического поля с помощью силовых линий их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.
Силовые линии начинаются на положительном заряде или бесконечности, а заканчиваются на отрицательном или бесконечности. Густота линий тем больше, чем больше напряжённость.
В данной точке пространства может проходить только одна силовая линия, т.к. напряжённость электрического поля в данной точке пространства задаётся однозначно.
Электрическое поле называют однородным, если вектор напряжённости одинаков во всех точках поля. Например, однородное поле создаёт плоский конденсатор – две пластины, заряженные равным по величине и противоположным по знаку зарядом, разделённые слоем диэлектрика, причём расстояние между пластинами много меньше размеров пластин.
Во всех точках однородного поля на заряд q, внесённый в однородное поле с напряжённостью E, действует одинаковая по величине и направлению сила, равная F = Eq. Причём, если заряд q положительный, то направление силы совпадает с направлением вектора напряжённости, а если заряд отрицательный, то вектора силы и напряжённости противоположно направлены.
Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рисунке:
Как расположены магнитные линии однородного поля?
Статьи › Магнит › Как расположены линии Магнитной индукции вокруг постоянного Магнита?
Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны и находятся на одинаковом расстоянии.
- Как расположены линии однородного магнитного поля?
- Как расположены магнитные линии?
- Откуда и куда идут магнитные линии?
- Куда направлены линии магнитного поля?
- Какое поле однородное?
- Где находятся магнитные поля?
- Как расположены магнитные линии у постоянного магнита?
- Как направлены магнитные линии в магните?
- Как выходят магнитные линии?
- Как определить расположение полюсов магнита?
- Где создается однородное магнитное поле?
- Чем создаётся однородное магнитное поле?
- Что можно сказать о магнитных линиях однородного поля?
- Чем характеризуется однородное магнитное поле?
- Как понять однородное и неоднородное магнитное поле?
- Как найти индукцию однородного магнитного поля?
- Какие бывают магнитные поля?
- Как расположены линии магнитной индукции?
- Как изображается магнитное поле?
- Что такое не однородное поле?
- Как создает магнитное поле?
- Что такое вектор индукции магнитного поля?
- Какая сила действует со стороны однородного магнитного поля?
- Как определить куда направлен ток?
- Какие основные свойства магнитного поля?
- Как выходят линии магнитного поля?
- Как изображают линии магнитного поля?
- Как находят направление силовых линий магнитного поля?
Как расположены линии однородного магнитного поля?
Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой.
Однородным является также поле внутри постоянного полосового магнита в центральной его части.
Как расположены магнитные линии?
Магнитные линии замкнуты вокруг проводника, непрерывны и не пересекаются между собой. Через любую точку около проводника с током можно провести магнитную линию. Направление линий магнитного поля совпадает с направлением северного конца магнитной стрелки компаса.
Откуда и куда идут магнитные линии?
Силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс.
Что такое однородное магнитное поле?
Магнитное поле называется однородным, если в любой точке поля силовая характеристика этого поля (магнитная индукция В) остается неизменной. Так как магнитная индукция В это векторная величина, то в однородном магнитном поле она имеет одинаковое направление и величину.
Куда направлены линии магнитного поля?
Силовые линии магнитного поля замкнуты. Они выходят из северного полюса и входят в южный. Таким образом, направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного конца магнитной стрелки.
Какое поле однородное?
Магнитное поле с одним и тем же действием силы на магнитную стрелку в любых его точках называется однородным. Возможно получить однородное магнитное поле в той или иной локальной части пространства. Обрати внимание! Однородное поле обладает параллельными между собой магнитными линиями постоянной густоты.
Где находятся магнитные поля?
Южный магнитный полюс находится вблизи северного географического полюса вблизи северного берега озера Виктория (Канада). Северный магнитный полюс находится вблизи южного географического полюса вблизи берегов Антарктиды. Магнитные полюса Земли перемещаются (дрейфуют).
Как расположены магнитные линии у постоянного магнита?
Принято считать, что магнитные линии направлены вне постоянного магнита от северного полюса к южному, а внутри магнита от южного полюса к северному. Таким образом, магнитные линии замкнуты точно так же, как и у электрического тока, это концентрические окружности, они замыкаются внутри самого магнита.
Как направлены магнитные линии в магните?
Магнитные линии между полюсами дугообразного магнита практически параллельны и выходят из северного полюса.
Как выходят магнитные линии?
Магнитные линии между полюсами дугообразного магнита практически параллельны и выходят из северного полюса.
Как определить расположение полюсов магнита?
«Северный» полюс определяется как полюс магнита, который, будучи подвешенный в свободном состоянии, указывает на географический Северный полюс Земли. Аналогично, «южный» полюс магнита указывает на географический Южный полюс Земли. Разноимённые полюса будут притягиваться, соответственно одноимённые будут отталкиваться.
Где создается однородное магнитное поле?
Однородное магнитное поле — это поле, которое встречается внутри катушки с большим числом витков или внутри прямолинейного, полосового магнита.
Чем создаётся однородное магнитное поле?
Однородное магнитное поле может быть создано с помощью катушек Гельмгольца, постоянных магнитов и соленоидов в том числе и сверхпроводящих соленоидов.
С помощью постоянных магнитов однородное поле создается в зазоре между их полюсами.
Что можно сказать о магнитных линиях однородного поля?
Однородное магнитное поле — это магнитное поле, в любой точке которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению. Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой.
Чем характеризуется однородное магнитное поле?
Характеристика однородного магнитного поля: магнитные линии параллельные прямые; густота магнитных линий везде одинакова; сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, одинакова во всех точках этого поля по величине и направлению.
Как понять однородное и неоднородное магнитное поле?
Магнитное поле называют однородным, если векторы магнитной индукции во всех точках этого поля одинаковы: =const. Если ≠const, то такое магнитное поле называется неоднородным. Магнитное поле, как и электрическое можно изобразить графически при помощи силовых линий.
Как найти индукцию однородного магнитного поля?
Индукцию однородного магнитного поля вычислим с помощью Ампера: Fa = I * B * l * sinα и B = Fa / (I * l * sinα). Произведем вычисление: B = 9 / (3 * 0,5 * sin 30º) = 12 Тл. Ответ: Индукция однородного магнитного поля равна 12 Тл.
Какие бывают магнитные поля?
Магнитное поле бывает отрицательным и положительным. Два отрицательных поля и два положительных поля отталкиваются друг от друга, а два поля с разными полюсами будут притягиваться. Это происходит из-за взаимодействия друг с другом магнитных полей.
Как расположены линии магнитной индукции?
Линии магнитной индукции представляют собой окружности с центрами на оси тока, расположенные в плоскостях, перпендикулярных направлению тока. Их направление определяют по правилу правого винта: при поступательном движении винта в направлении тока его вращение указывает направление магнитного поля этого тока.
Как изображается магнитное поле?
Чтобы наглядно показать магнитное поле, используют магнитные линии.
Воображаемые линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются магнитные стрелки, называются магнитными линиями. В любой точке поля магнитная стрелка располагается по касательной к его магнитным линиям.
Что такое не однородное поле?
Неоднородное и однородное магнитное поле
Таким образом, сила, с которой поле полосового магнита действует на магнитную стрелку, в разных точках поля может быть различна как по модулю, так и по направлению. Такое поле называется неоднородным.
Как создает магнитное поле?
Магнитное поле создаётся (порождается) током заряженных частиц, или изменяющимся во времени электрическим полем, или собственными магнитными моментами частиц (последние для единообразия картины могут быть формальным образом сведены к электрическим токам).
Что такое вектор индукции магнитного поля?
Магни́тная инду́кция — векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, а именно характеристикой его действия на движущиеся заряженные частицы и на обладающие магнитным моментом тела.
; единица измерения в СИ — тесла (Тл), в СГС — гаусс (Гс) (связь: 1 Тл = 104 Гс).
Какая сила действует со стороны однородного магнитного поля?
Если силовые линии поля перпендикулярны прямолинейному проводнику с током, то силу Ампера, действующую на проводник, можно рассчитать по формуле: F = ВLI, где I — индукция магнитного поля, L — длина проводника, I — сила тока в проводнике.
Как определить куда направлен ток?
Правило правой руки Для определения направления магнитных линий возле проводника с током существует правило буравчика (правило правого винта) — если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока (см.
Какие основные свойства магнитного поля?
Магнитное поле обладает следующими свойствами: Cиловые линии магнитного поля всегда замкнуты, никогда не пересекаются и проходят через любую среду, в том числе вакуум; Магнитные поля взаимодействуют друг с другом, поля одного направления — отталкиваются (одинаковые полюса отталкиваются), поля различных направлений –
Как выходят линии магнитного поля?
Мы привыкли к тому, что на географическом севере находится северный магнитный полюс и на него указывает синяя стрелка компаса.
Однако это не совсем так. Из физики магнетизма нам известно, что силовые линии магнитного поля входят в южный полюс магнита, а выходят из северного.
Как изображают линии магнитного поля?
Чтобы наглядно показать магнитное поле, используют магнитные линии. Воображаемые линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются магнитные стрелки, называются магнитными линиями. В любой точке поля магнитная стрелка располагается по касательной к его магнитным линиям.
Как находят направление силовых линий магнитного поля?
Для определения направления магнитных линий возле проводника с током существует правило буравчика (правило правого винта) — если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока (см. рис. 4).
Однородный – определение и примеры
Однородный
прил.
[həˈmɑdʒɪnəs]
Определение: Состоит из или состоит из подобных элементов или ингредиентов, одинакового качества повсюду.
Содержание
Что такое однородность? Что значит однородный? Слово «однородный» произошло от двух греческих слов: « homo », что означает тот же , и « родовой », что означает вид . Следовательно, однородное значение относится к рассматриваемым как все одинаковые , аналогичные , или присутствуют в той же пропорции .
Однородный Определение
Однородный (определение): обычно означает «однородный» или аналогичный. В биологии это старый термин для гомологичных, который определяется как «имеющий соответствующие части, сходные структуры или одинаковые анатомические положения». Этимология: от латинского homo, что означает «такой же», а «genous» означает «добрый». Вариант: гомогенный. Антоним: гетерогенный
Мы можем определить гомогенный как «одинаковый» или «похожий» . Его можно использовать для описания объектов, демонстрирующих такие функции. Например, однородные вещества — это вещества, однородные по своему объему и составу. Таким образом, если взять две пробы из двух разных участков гомогенных смесей и веществ, то они будут иметь одинаковый состав и характеристики.
Когда два или более веществ смешиваются без каких-либо химических изменений, полученная форма называется смесью . Механическое смешивание или смешивание веществ, таких как элементы и соединения, характеризует смесь. Здесь нет химической связи или каких-либо химических изменений. Таким образом, вещества в смеси сохраняют свои химические свойства и строение. Некоторые из примечательных признаков, которые остаются неизменными во всем однородном веществе, — это размер, форма, цвет, высота, вес, распределение, текстура, температура, радиоактивность, структура и многие другие особенности.
Очень распространенным примером гомогенности в нашей повседневной жизни является смешивание цвета (например, чернил) с водой, в результате чего раствор становится очень гомогенным. Краска равномерно смешивается с водой, а состав любой части раствора одинаков. Как можно разделить вещества в смеси? Их можно отделить механическим способом. Некоторые из способов включают центрифугирование, фильтрацию, нагревание или гравитационную сортировку.
Речь идет об использовании этого термина в химии или биохимии. В других областях науки, таких как экология, термин «гомогенный» используется для обозначения однородности населения . Например, популяция, состоящая из особей, выведенных путем чисто бесполого размножения — таким образом, имеющих идентичные гены и признаки — однородный. Ученые предположили, что если бы разные направления исходили из одного и того же источника, Вселенная могла бы действовать однородно. (Ссылка 1)
Другим аспектом, в котором гомогенность используется в родственной области биологии, является эволюционная биология . Гомогенный — это старый термин для обозначения гомологичного , который относится к анатомическим частям, например, имеющим сходство в строении, особенно вызванным происхождением от общего предка.
Слово «однородный» широко используется в различных областях науки, таких как биология, химия и экология, но в совокупности это слово всегда используется для описания объектов в смешивают с теми же характеристиками. В химии, например, гомогенный описывает смесь, в которой вещества распределены равномерно. Однако на молекулярном уровне между ними нет химических связей. Наиболее распространенным примером однородной смеси вокруг нас является воздух.
Рисунок 1: Разница между элементом и соединением как веществами в смеси. Он также схематически показывает разницу между гомогенными и гетерогенными смесями на молекулярном уровне. Фото: Джон Тромбли, CC BY 4.0.Гомогенное и гетерогенное
Как упоминалось ранее, смесь относится к физическому соединению веществ (которые в химии могут быть элементами или соединениями). Существует два типа смесей: (1) гомогенная смесь и (2) гетерогенная смесь .
Гетерогенный (вариант: гетерогенный) — противоположность гомогенному. Это относится к веществам в смеси, которые имеют разные характеристики («гетеро», что означает «другой»). Наиболее распространенным примером гетерогенной смеси является смесь нефти и воды, поскольку они образуют два разных слоя, которые не смешиваются друг с другом, образуя два независимых слоя.
Некоторые характерные особенности гетерогенных смесей заключаются в том, что частицы неравномерно распределены в смеси. Неоднородность смеси можно увидеть, проанализировав ее невооруженным глазом. Также все гетерогенные смеси имеют неоднородный состав (см. рис. 1).
Таблица 1: Различия между гомогенными и гетерогенными смесями (ссылки 2, 3)
| Гомогенные смеси | Гетерогенные смеси |
|---|---|
| Homo означает «такой же». | Гетеро означает «другой». |
| Состав везде однороден. | Неоднородный состав по всей смеси. |
| Он имеет только одну фазу. | В этих смесях присутствует много фаз в зависимости от их состава. |
| Разделение веществ может быть осуществлено физически, т.е. хроматографией, перегонкой, упариванием, фильтрованием, центрифугированием | Разделение веществ может быть осуществлено физически, т.е. путем фильтрации, дистилляции, кристаллизации, хроматографии, декантации, экстракции |
| В экосистемах гомогенные популяции имеют меньшее биоразнообразие и меньшее видовое богатство. | В экосистемах гетерогенные популяции отличаются более высоким биоразнообразием и более высоким видовым богатством. |
Хотя концепция и состав как гомогенных, так и гетерогенных веществ сильно отличаются друг от друга, они не являются постоянными и могут меняться в зависимости от контекста и состава. Возьмем в качестве примера кровь. Кровь кажется однородной, если смотреть на нее невооруженным глазом. Однако под микроскопом кровь состоит из различных компонентов, таких как эритроциты, плазма и тромбоциты, что указывает на ее гетерогенность (см. рис. 2).
Однородные примеры в биологии
В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся со многими примерами однородных смесей и сущностей. В биологии гомогенная популяция относится к популяции, в которой особи по существу имеют одинаковую генетическую конституцию, обусловленную определенными способами бесполого размножения. Потомство, полученное в результате бесполого размножения, гомогенно, поскольку оно идентично друг другу, включая своих родителей. Но, с другой стороны, есть также много животных (таких как популяция коз), которые могут выглядеть однородными, но они таковыми не являются, поскольку размножаются половым путем. Исследователи считают, что однородность приводит к уменьшению биоразнообразия, и из-за этого высоки шансы на их раннее исчезновение из-за изменений окружающей среды. Типичным примером гомогенной популяции является клонирование животных. Овца Долли была первым млекопитающим, успешно клонированным из взрослой соматической клетки (рис. 3).
В экологии гомогенными называются виды, которые имеют неразличимые черты и выглядят совершенно одинаково. Такие виды, по-видимому, обладают меньшим биоразнообразием. Биоразнообразие означает разнообразие и встречаемость видов на данной территории и в данное время, а однородность экосистемы может быть измерена специальной фундаментальной единицей, т. е. видовым богатством.
Видовое богатство измеряет количество различных видов, присутствующих в данном экологическом сообществе. Он показывает сравнительное количество видов, обитающих в экосистеме, а не их относительную численность. Таким образом, в гомогенной экосистеме ожидается, что видовое богатство будет меньше, поскольку высокое видовое богатство указывает на неоднородность. Это особенно заметно у эндемичных видов, то есть видов, которые веками живут и адаптируются в определенном географическом месте и больше нигде не встречаются. Типичными примерами гомогенности в экосистеме являются травы, деревья, муравьи, грибы и некоторые млекопитающие. (Ссылка 4) Новая Зеландия является убежищем для многих эндемичных видов, не встречающихся больше нигде в мире. Прочтите это Учебник , чтобы узнать об уникальности экологии Новой Зеландии.
Рисунок 3: Долли, клонированная овца. Фото: Тони Баррос — Источник, CC BY-SA 2.0.
В эволюционной биологии термин «гомогенный» был довольно распространенным термином для описания структур различных видов, которые структурно схожи, что указывает на общее эволюционное происхождение. Взгляните на рисунок 4 ниже. Показаны анатомические особенности передних конечностей разных животных. Наличие одинаковых компонентов костей передних конечностей указывает на общего эволюционного предка.
Рисунок 4: гомогенные (гомологичные) структуры.
Заключение
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что однородные по объему и составу вещества являются однородными веществами. В химии гомогенные смеси имеют одинаковый размер, форму, цвет, текстуру и многие другие аспекты. Обычные гомогенные смеси — это растворы, которые не отделяются друг от друга с течением времени. В биологии и экологии виды, идентичные друг другу, но лишенные биоразнообразия и видового богатства, называются гомогенными. Точно так же многие растворы широко используются в нашей повседневной жизни, кровь и ДНК, присутствующие в нас, являются примерами гомогенности. Гетерогенные смеси – это смеси, имеющие свойства, противоположные гомогенным. Таким образом, гетерогенная смесь имеет неоднородный состав, многофазный, где фазы не могут быть разделены физическими изменениями. Кроме того, они культурно богаты и разнообразны. Точно так же было замечено, что как гомогенные, так и гетерогенные смеси не являются постоянными и подвержены изменениям в зависимости от контекста и состава. Следовательно, можно понять, что как гетерогенные, так и гомогенные смеси одинаково важны.
Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали об однородности.
Викторина
Выберите лучший ответ.
1. Что из нижеследующего является правильным определением однородного
Буквально означает «другого типа»
Имеющего части или структуры, которые аналогичны
Состоящие из или составленные из подобных частей
2. Что из следующего описывает однородное население?
Скрещивающаяся популяция
Популяция, состоящая из клонов
Популяция видов, которые размножаются бесполым путем, а затем возвращаются к половым
3. Однородная смесь
смесь, в которой молекулы удерживаются химическими связями
смесь, в которой вещества распределены неравномерно
смесь, состоящая из веществ со сходными характеристиками
4. Пример гетерогенной смеси
Молоко
Клей
Вода и масло
5. В эволюционной биологии гомогенность связана с
Аналогичными структурами
Гомологическими структурами
Как аналогичными, так и гомологичными структурами
Пришлите свои результаты (необязательно)
Ваше имя
Электронная почта
Далее
электромагнетизм — Почему электромагнитные поля в свободном пространстве (изотропные и однородные) постоянны во времени и пространстве?
Задать вопрос
спросил
Изменено 1 месяц назад
Просмотрено 357 раз
$\begingroup$
Я очень часто вижу, что электрические и магнитные поля ($\mathbb{R}^3$) в свободном пространстве имеют вид:
$$\vec{E}=\vec{E}_0{(x,y)}\exp{[i(wt-kz)]}$$ $$\vec{H}=\vec{H}_0{(x,y)}\exp{[i(wt-kz)]}$$
, то есть $\vec{E}$ и $\ vec{H}$ распространяются вдоль оси z и гармоничны по координатам t и z ( почему? )
Тогда для решения волнового уравнения для свободного пространства обычно говорят » рассмотрим решения в свободном пространстве, то есть нет граничных условий, то поскольку пространство изотропно и однородно, $\vec{E}$ и $\vec{H}$ должны быть постоянными во все время и во всем пространстве 92}Е_{0у}(х,у)=0 $$
то когда волна удерживается в волноводе это как-то меняется и я не могу понять почему поля постоянны в свободном пространстве. Что изменится, когда у нас будет управляемая волна?
- электромагнетизм
- электромагнитное излучение
- магнитное поле
- электрическое поле
- волновод
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Дифференциальные уравнения имеют бесконечное множество решений, которые при использовании для моделирования данных нуждаются в конкретной ситуации для границ, чтобы подобрать те решения, которые соответствуют данным, а в инженерии только одно решение.
В вашем обсуждении термины «изотропные и однородные во всем пространстве-времени» выбирают подмножество из бесконечности решений, которое хорошо описывает плоские волны.
Термин «волна ограничена направляющей» накладывает граничные условия, которые подбирают различные решения дифференциального уравнения, подходящие для направленных волн.
Из бесконечного числа возможных решений системы дифференциальных уравнений выбираются те решения, которые соответствуют наблюдениям.
$\endgroup$
2
$\begingroup$
Проще говоря, E и H, которые вы написали выше, предполагают, что изменение вдоль z имеет форму изменения фазы, то есть распространение вдоль z. Затем предполагается, что это «известно». Теперь задача состоит в том, чтобы получить формулу для вариации с (x, y).
Если у вас неограниченное распространение в изотропной и однородной среде, то среда везде симметрична. Нет никакой физической причины отличать одно «направление» от другого. Таким образом, разумно предположить постоянство амплитуды и фазы волны вдоль x и y.
Кроме того, имейте в виду, что «константа» в приведенной вами фразе означает w.r.t (x и y).
Однако в волноводах эта симметрия по x и y нарушается стенками волновода, которые накладывают граничные условия на значение волны.
