Πώς είναι ένα μαγνητικό πεδίο διαφορετικό από ένα ηλεκτρικό;

Μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία συχνά θεωρούνται μαζί, είναι, έτσι να μιλάμε, δύο όψεις του ίδιου νομίσματος. Και τα δύο αυτά πεδία έχουν πολλά κοινά. Για παράδειγμα, και οι δύο δημιουργούν ηλεκτρικά φορτία . Η δύναμη Coulomb ενεργεί σε οποιαδήποτε ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα. Ονομάζεται επίσης η δύναμη της ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης. Είναι άμεσα αναλογικό με το προϊόν των μονάδων φόρτισης (τα σήματα των φορτίων καθορίζουν μόνο την κατεύθυνση της δύναμης: έλξη ή απόρριψη) και αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ αυτών των σωμάτων. Στην περίπτωση σφαιρών ή μπαλών, εξετάζεται το τετράγωνο της απόστασης από τα κέντρα των σωμάτων.

Ηλεκτρικό πεδίο

Εάν πάρουμε ένα φορτισμένο σώμα και το ονομάσουμε ως κέντρο και μετακινήσουμε το δεύτερο φορτισμένο σώμα γύρω από το κέντρο, τότε η δύναμη Coulomb μπορεί να γραφτεί ως φορτίο πολλαπλασιασμένο με την ισχύ του ηλεκτρικού πεδίου. Τόσο η τιμή του κέντρου φόρτισης όσο και το τετράγωνο της απόστασης από το κέντρο στο δεύτερο φορτίο σε ένα δεδομένο σημείο στο διάστημα περιλαμβάνονται στην τιμή της έντασης. Δηλαδή πήραμε απλά τη συνηθισμένη δύναμη Coulomb και όλα, εκτός από την αξία ενός από τα φορτία, ονομάζονταν δύναμη ηλεκτρικού πεδίου.

Σε κάθε σημείο αυτού του πεδίου η δική του αξία και η κατεύθυνση της δύναμης Coulomb. Ένα τέτοιο πεδίο ονομάζεται πεδίο διάνυσμα, διότι σε κάθε σημείο υπάρχει συντελεστής και κατεύθυνση ενός διανύσματος που προέρχεται από την προέλευση (από το κέντρο φόρτισης) σε αυτό το σημείο.

Μαγνητικό πεδίο

Το μαγνητικό πεδίο, όπως και το ηλεκτρικό, είναι διάνυσμα . Εάν το ηλεκτρικό πεδίο δημιουργείται από φορτισμένα σώματα, τότε το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται μόνο με μετακινήσεις φορτίων. Ένα τέτοιο φορτίο μπορεί να είναι ένα σωματίδιο με ταχύτητα, που συχνά συναντάται σε προβλήματα στη φυσική, ένα ρεύμα, επειδή ένα ρεύμα είναι μια κατευθυνόμενη κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων, ένα μεταλλικό σώμα κινούμενο με ταχύτητα. Στην περίπτωση αυτή, ο ρόλος των φορτίων θα είναι ηλεκτρόνια που κινούνται με το ίδιο το σώμα. Η ένταση του μαγνητικού πεδίου είναι άμεσα ανάλογη με την ταχύτητα του φορτίου και την τιμή του. Μόλις σταματήσει η φόρτιση, το μαγνητικό πεδίο θα εξαφανιστεί.

Μαγνητικό πεδίο ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας και μόνιμου μαγνήτη

Παραδείγματα μαγνητικού πεδίου

Ο ηλεκτρομαγνήτης αποτελείται από ένα σύρμα τυλιγμένο γύρω από ένα σιδηρομαγνήτη. Όταν διέρχεται από ένα καλώδιο ρεύματος, εμφανίζεται ένα μαγνητικό πεδίο. Ένας σιδηρομαγνήτης είναι μια ουσία που μπορεί να συμπεριφέρεται σαν ένας μαγνήτης κάτω από μια ορισμένη θερμοκρασία, που ονομάζεται θερμοκρασία Curie . Υπό κανονικές συνθήκες, οι σιδηρομαγνήτες συμπεριφέρονται σαν μαγνήτες μόνο παρουσία μαγνητικού πεδίου. Σε έναν ηλεκτρομαγνήτη, το πεδίο δημιουργείται από ηλεκτρικό ρεύμα και ο σιδηρομαγνήτης αρχίζει να συμπεριφέρεται σαν μαγνήτης. Ένα ενδιαφέρον παράδειγμα είναι το μαγνητικό πεδίο της Γης .

Το μαγνητικό πεδίο της Γης

Στο κέντρο του πλανήτη μας, όπως πιστεύουν οι επιστήμονες, είναι ο πυρήνας που αποτελείται από υγρό σίδηρο. Ο σίδηρος είναι μέταλλο και τα ηλεκτρόνια κινούνται ελεύθερα σε αυτό. Αυτός ο πυρήνας δεν είναι στατικός, δηλαδή, κινείται, σε σχέση με αυτά τα ηλεκτρόνια κινούνται και δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο. Αν ο πυρήνας της γης άρχισε να σταματάει, όπως ήταν στην ταινία του Τζον Εμίλ "Ο πυρήνας της γης", το μαγνητικό πεδίο της γης θα εξαφανιζόταν πραγματικά, με καταστροφικές συνέπειες.

Βασικές ομοιότητες και διαφορές

Και τα ηλεκτρικά και τα μαγνητικά πεδία είναι δυνατά . Αυτό σημαίνει ότι σε κάθε σημείο του χώρου όπου ενεργεί αυτό το πεδίο, μια δύναμη που καθορίζεται για αυτό το σημείο ενεργεί επί της φόρτισης. Σε άλλο σημείο, αυτή η δύναμη θα είναι διαφορετική. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο επενεργεί σε φορτισμένα σώματα και σωματίδια, αλλά ταυτόχρονα το ηλεκτρικό πεδίο δρα σε όλα τα φορτία και το μαγνητικό πεδίο μόνο στις κινούμενες.

Υπάρχουν ουσίες που αλληλεπιδρούν με το μαγνητικό πεδίο, αν και δεν περιέχουν κινούμενα φορτία, για παράδειγμα, τους προαναφερθέντες σιδηρομαγνήτες. Δεν υπάρχουν παρόμοιες ουσίες για το ηλεκτρικό πεδίο. Μαγνήτες, φυσικά ή μαγνητισμένα σώματα (όπως μια βελόνα πυξίδας, για παράδειγμα) έχουν δύο πόλους, οι οποίοι ονομάζονται βόρεια και νότια.

Τα συμβατικά ηλεκτρικά φορτία είναι περισσότερο ή λιγότερο ομοιόμορφα και δεν περιέχουν πόλους. Ωστόσο, τα ηλεκτρικά φορτία είναι δύο τύπων: θετικά και αρνητικά. Το σήμα χρέωσης επηρεάζει την κατεύθυνση της δύναμης Coulomb και συνεπώς την αλληλεπίδραση δύο φορτισμένων σωματιδίων. Το σήμα χρέωσης δεν θα επηρεάσει την αλληλεπίδραση άλλων φορτίων με το μαγνητικό πεδίο, αλλά θα αλλάξει μόνο τους πόλους.

Συνιστάται

Πλασμοποίηση και βιοανάστροφη: ποια είναι η διαφορά και τι είναι καλύτερο;
2019
Ενοικιάστε ένα διαμέρισμα ή πάρτε μια υποθήκη: μια σύγκριση και τι είναι καλύτερο να επιλέξετε
2019
Τι είναι διαφορετική κρέμα "Charlotte" από την κρέμα "Πράγα"
2019