в чем разница между силовыми линиями
Магнитное и электрическое поля часто рассматриваются вместе, поскольку их можно назвать двумя сторонами одной медали. Для рассматриваемых понятий характерно много общих черт. К примеру, оба поля создаются электрическими зарядами. К тому же на все заряженные тела оказывает воздействие кулоновская сила. При этом существует и много отличий магнитного поля от электрического. Они затрагивают источники, графическое изображение, единицы измерения.
Содержание
Что такое электрическое поле?
В физике под этим понятием принято понимать векторное поле, которое формируется вокруг частиц или тел, обладающих определенным зарядом. Электрическое поле считается одной из двух неотъемлемых составляющих электромагнитного поля.
Чтобы лучше разобраться в природе этого явления, нужно вспомнить, что такое кулоновская сила.
Закон Кулона служит для определения степени взаимодействия между каждым из пары точечных электрических зарядов. При этом он учитывает сведения об интервале между ними.
Чтобы разобраться в напряженности явления, стоит обратиться к такому примеру:
- Есть 2 тела, которые обладают зарядом. При этом одно из них является неподвижным, а второе – перемещается вокруг первого.
- Кулоновская сила в этом случае равняется произведению заряда и напряженности.
- Напряженность будет включать параметр центрального заряда и квадрат расстояния от центра до второго тела.
Примечательно, что для каждой точки электрического поля параметр кулоновской силы и направление будут отличаться. В силу разницы направлений в разных точках понятие считается векторным.
Что такое магнитное поле?
Под этим термином в физике понимают силовое поле, которое оказывает влияние исключительно на движущиеся тела, частицы или заряды. Каждый из элементов характеризуется магнитным моментом.
Сила в таком случае меньше зависит от движения заряда. В качестве заряженных частиц в этом случае выступают электроны. Что касается напряженности этого вида поля, величина будет находиться в прямой пропорции от скорости заряда и его параметров.
В качестве лучшего примера стоит привести планету Земля. Ее центральная часть состоит из раскаленного железа. Как и другие металлические объекты, он может перемещать по себе электроны. Именно поэтому наибольшее магнитное поле на Земле формируется самой планетой, или ее центром, если сказать точнее. Если это поле исчезнет, высока вероятность катастроф и даже гибели живых организмов.
Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»
В качестве более стандартного примера такого понятия стоит привести электромагниты. Они, как правило, включают провода, которые обмотаны вокруг ферромагнетиков. Эти элементы представляют собой ряд веществ, которые приобретают магнитные характеристики лишь в том случае, если их температура ниже конкретного уровня.
Последний параметр называют в физике температурой Кюре. По сути, ферромагнетики считаются уникальными элементами. Они вступают во взаимодействие с магнитным полем, но при этом не несут движущихся зарядов.
В чем разница между электрическим полем и магнитным полем?
Оба рассматриваемых понятия считаются силовыми. Это означает, что в каждой точке пространства, в которой действует поле, на заряд влияет конкретная сила. В другой точке ее значение будет отличаться. Электромагнитное поле оказывает воздействие на заряженные тела и частицы. При этом оно действует на все заряды, тогда как магнитное поле – исключительно на движущиеся.
Существуют вещества, которые взаимодействуют с магнитным полем, но не включают движущиеся заряды. К ним, в частности, относятся ферромагнетики. Этим понятие отличается от электрического поля, поскольку аналогичных веществ для него не существует. У магнитов, естественных или намагниченных тел существует 2 полюса. Их называют южным и северным.
Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»
Обычные электрические заряды считаются сравнительно однородными.
Они не включают полюсов. При этом для таких зарядов характерно 2 типа – положительные и отрицательные. Знак оказывает воздействие на направление кулоновской силы. Как следствие, это влияет на взаимодействие двух заряженных частиц. Знак не будет оказывать влияния на взаимодействие других заряженных частиц с магнитным полем. Он только поменяет местами полюса.
Отличается и графическое изображение рассматриваемых физических явлений. Линии напряженности электрического поля обладают началом и концом. Их можно визуализировать. В качестве примера стоит привести кристаллы хинина в масле. Линии индукции замкнуты. Их тоже можно визуализировать. Примером этого служат металлические опилки.
Отдельно стоит упомянуть электромагнитное поле, которое обладает характеристиками как электрического, так и магнитного поля. Это означает, что оно способно в определенных условиях поворачивать стрелку компаса и перемещать электрически заряженные частицы. Обе составляющие имеют тесную взаимосвязь друг с другом.
Каждая из них отличается своим энергетическим запасом. Именно он влияет на энергию всего электромагнитного поля.
Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»
Возникновение электромагнитного поля возможно при любом, даже небольшом изменении тока в проводниках. При этом оно оказывает влияние на прилегающие зоны пространства, передает им собственную энергию. В результате в этих местах тоже появляется электромагнитное поле.
Сравнительная таблица
Главные особенности и отличия рассматриваемых понятий приведены в таблице:
| Критерий | Электрическое поле | Магнитное поле |
| Источник поля | Электрический заряд. | Магнит, ток. |
| Обнаружение поля | При взаимодействии заряженных частиц. | При взаимодействии магнитов, проводников с током. |
| Графическое изображение | Силовые линии или линии напряженности. | Силовые линии или линии магнитной индукции. |
| Характер линий | Имеют начало и конец. Начало силовых линий находится на положительных зарядах, а конец – на отрицательных. | Являются замкнутыми. Линии выходят из северного полюса и входят в южный. В магните они замыкаются. |
| Взаимодействие элементов | Разноименные заряженные частицы притягиваются, одноименные – отталкиваются. | Разноименные магнитные полюса притягиваются, одноименные – отталкиваются. |
| Силовая характеристика | Вектор напряженности, измеряется в ньютонах на кулон. | Вектор магнитной индукции, единицей измерения является тесла. |
| Индикаторы поля | Мелкие кусочки бумаги Электрический султан Электрическая гильза. | Металлические опилки Магнитная стрелка Замкнутый контур с током. |
| Принцип суперпозиции | Напряженность поля в определенной точке равна векторной сумме напряженностей полей, которые создаются каждым из зарядов по отдельности. | Магнитная индукция результирующего поля представляет собой векторную сумму индукции полей, которые создаются каждым источником по отдельности. |
Выводы
Оба рассматриваемых понятия изучаются разделом физики, который называется электромагнетизмом. Они представляют собой отдельные объекты, но имеют тесную взаимосвязь друг с другом. Электрическим полем называют область вокруг перемещающейся электрически заряженной частицы. Она также создает магнитное поле.
Электромагнитное поле, его влияние на человека, измерение и защита
Что такое электромагнитное поле, как оно влияет на здоровье человека и зачем его измерять — вы узнаете из этой статьи. Продолжая знакомить вас с ассортиментом нашего магазина, расскажем о полезных приборах — индикаторах напряженности электромагнитного поля (ЭМП).
Они могут применяться как на предприятиях, так и в быту.
Что такое электромагнитное поле?
Современный мир немыслим без бытовой техники, мобильных телефонов, электричества, трамваев и троллейбусов, телевизоров и компьютеров. Мы привыкли к ним и совершенно не задумываемся о том, что любой электрический прибор создает вокруг себя электромагнитное поле. Оно невидимо, но влияет на любые живые организмы, в том числе и на человека.
Электромагнитное поле — особая форма материи, возникающая при взаимодействии движущихся частиц с электрическими зарядами. Электрическое и магнитное поле взаимосвязаны друг с другом и могут порождать одно другое — именно поэтому, как правило, о них говорят вместе как об одном, электромагнитном поле.
К основным источникам электромагнитных полей относят:
— линии электропередач;
— трансформаторные подстанции;
— электропроводку, телекоммуникации, кабели телевидения и интернета;
— вышки сотовой связи, радио- и телевышки, усилители, антенны сотовых и спутниковых телефонов, Wi-Fi роутеры;
— компьютеры, телевизоры, дисплеи;
— бытовые электроприборы;
— индукционные и микроволновые (СВЧ) печи;
— электротранспорт;
— радары.
Влияние электромагнитных полей на здоровье человека
Электромагнитные поля влияют на любые биологические организмы — на растения, насекомых, животных, людей. Ученые, изучающие влияние ЭМП на человека, пришли к выводу, что длительное и регулярное воздействие электромагнитных полей может привести к:
— повышенной утомляемости, нарушениям сна, головным болям, снижению давления, снижению частоты пульса;
— нарушениям в иммунной, нервной, эндокринной, половой, гормональной, сердечно-сосудистой системах;
— развитию онкологических заболеваний;
— развитию заболеваний центральной нервной системы;
— аллергическим реакциям.
Защита от ЭМП
Существуют санитарные нормы, устанавливающие максимально допустимые уровни напряженности электромагнитного поля в зависимости от времени нахождения в опасной зоне — для жилых помещений, рабочих мест, мест возле источников сильного поля. Если нет возможности уменьшить излучение конструкционно, например, от линии электромагнитных передач (ЭМП) или сотовой вышки, то разрабатываются служебные инструкции, средства защиты для работающего персонала, санитарно-карантинные зоны ограниченного доступа.
Различные инструкции регламентируют время пребывания человека в опасной зоне. Экранирующие сетки, пленки, остекление, костюмы из металлизированной ткани на основе полимерных волокон способны снизить интенсивность электромагнитного излучения в тысячи раз. По требованию ГОСТа зоны излучения ЭМП ограждаются и снабжаются предупреждающими табличками «Не входить, опасно!» и знаком опасности электромагнитного поля.
Специальные службы с помощью приборов постоянно контролируют уровень напряженности ЭМП на рабочих местах и в жилых помещениях. Можно и самостоятельно позаботиться о своем здоровье, купив портативный прибор «Импульс» или комплект «Импульс» + нитрат-тестер «SOEKS».
Зачем нужны бытовые приборы измерения напряженности электромагнитного поля?
Электромагнитное поле негативно влияет на здоровье человека, поэтому полезно знать, какие места, в которых вы бываете (дома, в офисе, на приусадебном участке, в гараже) могут представлять опасность. Вы должны понимать, что повышенный электромагнитный фон могут создавать не только ваши электрические приборы, телефоны, телевизоры и компьютеры, но и неисправная проводка, электроприборы соседей, промышленные объекты, расположенные неподалеку.
Специалисты выяснили, что кратковременное воздействие ЭМП на человека практически безвредно, но длительное нахождение в зоне с повышенным электромагнитным фоном опасно. Вот такие зоны и можно обнаружить с помощью приборов типа «Импульс». Так, вы сможете проверить места, где проводите больше всего времени; детскую и свою спальню; рабочий кабинет. В прибор занесены значения, установленные нормативными документами, так что вы сразу сможете оценить степень опасности для вас и ваших близких. Возможно, что после обследования вы решите отодвинуть компьютер от кровати, избавиться от сотового телефона с усиленной антенной, поменять старую СВЧ-печь на новую, заменить изоляцию дверцы холодильника с режимом No Frost.
Электродинамика: электрические и магнитные поля
Об этом курсе
7 024 недавних просмотров
Этот курс является продолжением курсов Электродинамика: введение и Электродинамика: анализ электрических полей. Здесь мы представим магнитостатику и свяжем ее с материалом, который мы изучили ранее.
Кроме того, мы рассмотрим основы электродвижущей силы и то, как ее можно использовать для создания различных устройств.
Гибкие сроки
Сброс сроков в соответствии с вашим графиком.
Совместно используемый сертификат
Получите сертификат по завершении
100% онлайн100% онлайн
Начните сразу и учитесь по собственному графику.
СпециализацияКурс 3 из 4 в
Специализация по электродинамике
Продвинутый уровеньПродвинутый уровень
Часов для прохожденияПрибл. 12 часов, чтобы закончить
Доступные языкиАнглийский
Субтитры: Французский, Португальский (Европейский), Русский, Английский, Испанский
Гибкие срокиГибкие сроки
Сброс сроков в соответствии с вашим графиком.
Совместно используемый сертификат
Получите сертификат по завершении
100% онлайн100% онлайн
Начните сразу и учитесь по собственному графику.
СпециализацияКурс 3 из 4 в
Электродинамика Специализация
Продвинутый уровеньПродвинутый уровень
Часов до завершенияПрибл. 12 часов
Доступные языкиАнглийский
Субтитры: французский, португальский (европейский), русский, английский, испанский
Инструктор
Сынбом Хон
ПрофессорМатериал s Наука и техника
42 715 Учащиеся 5 КурсыПредлагает
Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST)
Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST) был основан в 1971 году правительством Кореи как первая в стране научно-исследовательская аспирантура в области науки, техники и технологий. В настоящее время он превратился в один из лучших университетов мира, предлагающий первоклассные образовательные и исследовательские программы для студентов и аспирантов.
KAIST поощряет междисциплинарные и конвергентные исследования в широком спектре дисциплин, а также тесное сотрудничество с промышленностью и глобальными учреждениями.
Отзывы
4.8
Заполненные ЗвездыЗаполненные ЗвездыЗаполненные ЗвездыЗаполненные ЗвездыЗаполненные Звезды 47 отзывов5 звезд
85,51%
4 звезды
12,14%
3 звезды
1,86%
1 звезда
0,46%
Лучшие обзоры от электродинамики: электрические и магнитные поля
Заполненные звездными звездами Звездно -заполненные звездыот BSMay 21, 2020
это очень хорошо для развития навыков в электромагнитной теории
заполненная звезда заполненная звезда заполненная звезда заполненная звезда заполненная звезда 2, 2020Это какой-то углубленный курс. Вы можете ясно изучить магнитостатику, не сомневаясь.
Заполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звезда от JO5 апреля 2019 г.
Проблемы непростые, но самое время заняться электромагнитными полями
Просмотреть все отзывыО специализации «Электродинамика»
Если вы хотите применить электродинамику в своем проекте по исследованию материалов, эта специализация поможет вам в этом. Электромагнитная сила является одной из фундаментальных сил, удерживающих атомы и молекулы вместе, которые являются строительными блоками любых материалов. В четырех курсах вы изучите основы электродинамики, начиная с природы электрической силы до уровня углубленного решения уравнений Максвелла. Мы познакомим вас с векторным исчислением, понятиями поля, потока и циркуляции, электростатики и магнитостатики, а также электродинамики. К концу этой специализации вы поймете четыре красивых уравнения, организованных Максвеллом в полную картину. Также будет рассмотрена специальная теория относительности, чтобы понять идею о том, что магнетизм является релятивистским эффектом электричества. Подход, принятый в этой специализации, дополняет традиционные подходы, охватывая довольно полное рассмотрение физики электричества и магнетизма, и добавляет уникальный и жизненно важный подход Фейнмана к постижению целостной картины физической вселенной.
Кроме того, эта специализация уникальным образом устраняет разрыв между знаниями электродинамики и ее практическим применением для исследований в области материаловедения, информационных технологий, электротехники, химии, химического машиностроения, накопления энергии, сбора энергии и других областей, связанных с материалами.
Часто задаваемые вопросы
Есть вопросы? Посетите Справочный центр для учащихся.
Электроэнергия магнитного поля Земли
• Физика 9, 91
Лазейка в результате классического электромагнетизма может позволить простому устройству на поверхности Земли генерировать крошечный электрический ток из магнитного поля планеты.
П. Рейд/Унив. of Edinburgh
Подключение к вращению Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, существует составляющая поля, симметричная относительно этой оси. Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, будет извлекать энергию из вращения Земли для производства электроэнергии.
Подключение к вращению Земли. П. Рейд/Унив. Эдинбурга
Использование вращения Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, существует составляющая поля, симметричная относительно этой оси. Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, будет извлекать энергию из вращения Земли для производства электроэнергии. × Может показаться, что классическая электромагнитная теория преподнесет мало сюрпризов, но два исследователя утверждают, что один аспект общепринятой мудрости неверен. Они теоретически показывают, что устройство, пассивно находящееся на поверхности Земли, может генерировать электрический ток посредством взаимодействия с магнитным полем Земли. Мощность предлагаемого устройства будет измеряться в нановаттах, но, в принципе, ее можно увеличить.
Опыт вековой давности показал, что если любой электромагнит с цилиндрической симметрией (симметрия стержневого магнита) вращается вокруг своей длинной оси, то его магнитное поле не вращается [1]. Существует составляющая магнитного поля Земли, симметричная относительно оси вращения (которая не совмещена с магнитными полюсами), поэтому согласно этому старому принципу осесимметричная составляющая не вращается. Через эту составляющую поля, постоянную на любой заданной широте, проносится любой неподвижный объект на поверхности Земли.
Другой основной результат электромагнетизма гласит, что внутри проводящего объекта, движущегося через однородное магнитное поле, не возникает электрического тока. На заряды в материале действует боковая сила, которая в принципе может создавать ток. Но смещения электронов и атомных ядер быстро создают статическое электрическое поле, противодействующее магнитной силе. Равновесие между электрическими и магнитными силами устанавливается быстро, поэтому после небольшой начальной перестройки нет результирующего движения заряда.
Этот принцип, кажется, опровергает любую идею о том, что стационарное устройство на поверхности Земли, движущееся с постоянной скоростью через невращающуюся часть земного поля, может генерировать любую электроэнергию. Но Крис Чайба из Принстонского университета и Кевин Хэнд из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, увидели путь вперед.
Чтобы произвести ток в проводнике, им нужно было создать магнитную силу на электронах, которая не могла быть полностью нейтрализована электрической силой. В том, что они называют лазейкой в традиционном аргументе о невозможности, теоретики показывают, что существуют конфигурации магнитных полей, которые не могут быть электрически аннулированы; однако эти конфигурации требуют особых условий.
Исследователи показывают, что такая конфигурация магнитного поля возможна в проводящей цилиндрической оболочке из материала с необычными магнитными свойствами. Во-первых, они указывают, что (как показали другие) магнитное поле внутри такой оболочки, расположенной на поверхности Земли — скажем, ориентированной вертикально по экватору — значительно меньше, чем поле снаружи.
Проносясь через поле планеты, этот объект постоянно сталкивается с однородным полем Земли и искажает его в некую неоднородную конфигурацию, где поле подавлено во внутреннем пространстве. Если магнитные свойства материала оболочки препятствуют быстрому искажению входящего поля, то поле никогда не достигнет конфигурации, которое оно имело бы в состоянии покоя. Чиба и Хэнд утверждают, что результирующая магнитная сила не может быть нейтрализована возникающим электрическим полем. Команда показывает, что в этой ситуации электрический ток может течь по определенным замкнутым путям внутри цилиндрической оболочки. Электроды могут подключить этот источник энергии, который, как доказывают Чайба и Хэнд, в конечном итоге исходит из энергии вращения Земли.
Для разработки своего нового устройства Чайба и Хэнд нуждались в проводящем материале с таким необычным магнитным откликом — сложная комбинация. В качестве примера такого материала они нашли марганцево-цинковый феррит под названием MN60, обладающий нужными свойствами, но являющийся, по словам Чибы, «паршивым проводником с проводимостью примерно в 10 раз меньшей, чем у морской воды».
Во многом из-за плохой проводимости сила, которую предсказывает команда, невелика. Цилиндр длиной 20 см и диаметром 2 см будет генерировать десятки нановатт при напряжении в десятки микровольт. Чиба считает, что можно было бы увеличить эти цифры, но подчеркивает, что в первую очередь нужно провести экспериментальную проверку, чтобы показать, что механизм действительно работает.
Филип Хьюз, радиоастроном из Мичиганского университета в Анн-Арборе, изучающий магнитогидродинамику астрофизических объектов, говорит, что механизм Чайбы и Хэнда «основан на физике звука», но менее оптимистичен в отношении возможности масштабирования. Чиба говорит, что если механизм окажется правильным — а он непреклонен в том, что только эксперименты могут сказать наверняка — он надеется, что инженеры приступят к работе над улучшением выходных данных. Он предполагает, что одной из возможностей, которую стоит изучить, будет двухслойный цилиндр, в котором медленный магнитный материал индуцирует геометрию поля, генерирующего ток, в соседнем материале с более высокой проводимостью.
