Electric at Magnetic Field: Ano ang mga Pagkakaiba?

Ang terminong "patlang" sa Russian ay nangangahulugang isang napakalaking lugar ng pare-parehong komposisyon, halimbawa ng trigo o patatas.

Sa physics at electrical engineering, ginagamit ito upang ilarawan ang iba't ibang uri ng bagay, halimbawa electromagnetic, na binubuo ng mga electrical at magnetic na bahagi.

Ang singil ng kuryente ay nauugnay sa mga anyo ng bagay na ito. Kapag ito ay nakatigil, palaging mayroong isang electric field sa paligid nito, at kapag ito ay gumagalaw, isang magnetic field din ang nabuo.

Ang ideya ng tao sa likas na katangian ng larangan ng kuryente (mas tiyak, electrostatic) ay nabuo batay sa mga eksperimentong pag-aaral ng mga katangian nito, dahil wala pa ring ibang paraan ng pananaliksik. Sa pamamaraang ito, natagpuan na ito ay kumikilos sa gumagalaw at / o nakatigil na mga singil sa kuryente na may isang tiyak na puwersa. Sa pamamagitan ng pagsukat ng halaga nito, sinusuri ang mga pangunahing katangian ng pagpapatakbo.

Electric field

Nabuo:

• sa paligid ng mga singil sa kuryente (mga katawan o mga particle);

• na may mga pagbabago sa magnetic field, tulad ng nangyayari sa panahon ng paggalaw mga electromagnetic wave. 

Ito ay inilalarawan na may mga linya ng puwersa, na karaniwang ipinapakita bilang nagmumula sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibo. Kaya ang mga singil ay pinagmumulan ng electric field. Sa pamamagitan ng pagkilos sa mga ito maaari mong:

• pagkilala sa pagkakaroon ng isang larangan;

• maglagay ng naka-calibrate na halaga upang sukatin ang halaga nito.

Para sa praktikal na paggamit, kapangyarihan katangian ng tinatawag na boltahe, na kung saan ay tinatantya sa pamamagitan ng pagkilos sa isang solong singil na may positibong tanda.

Magnetic field

Kumilos sa:

• mga de-koryenteng katawan at mga singil sa paggalaw na may tiyak na pagsisikap;

• magnetic moments nang hindi isinasaalang-alang ang mga estado ng kanilang paggalaw.

Ang magnetic field ay nilikha:

• ang pagpasa ng isang kasalukuyang ng mga sisingilin na mga particle;

• sa pamamagitan ng pagbubuod ng mga magnetic moment ng mga electron sa loob ng mga atomo o iba pang mga particle;

• na may pansamantalang pagbabago sa electric field.

Inilalarawan din ito ng mga linya ng puwersa, ngunit sarado ang mga ito sa tabas, wala silang simula at pagtatapos, hindi katulad ng mga electric.

Pakikipag-ugnayan ng mga electric at magnetic field

Ang unang theoretical at mathematical na pagbibigay-katwiran ng mga prosesong nagaganap sa electromagnetic field ay isinagawa ni James Clerk Maxwell. Nagpakita siya ng isang sistema ng mga equation ng differential at integral forms kung saan ipinakita niya ang kaugnayan ng electromagnetic field sa mga electric charge at mga alon na dumadaloy sa tuluy-tuloy na media o vacuum.

Sa kanyang trabaho ginagamit niya ang mga batas:

• Amperes, na naglalarawan sa daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang wire at ang paglikha ng magnetic induction sa paligid nito;

• Faraday, na nagpapaliwanag ng paglitaw ng isang electric current mula sa pagkilos ng isang alternating magnetic field sa isang closed conductor.

Tinukoy ng mga gawa ni Maxwell ang mga tiyak na ugnayan sa pagitan ng mga pagpapakita ng mga electric at magnetic field depende sa mga singil na ibinahagi sa kalawakan.

Maraming oras na ang lumipas mula nang mailathala ang mga gawa ni Maxwell. Patuloy na pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang mga pagpapakita ng mga eksperimentong katotohanan sa pagitan ng mga electric at magnetic field, ngunit kahit na ngayon ay mahirap itatag ang kanilang kalikasan. Ang mga resulta ay limitado sa mga praktikal na aplikasyon ng mga phenomena na isinasaalang-alang.

Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa ating antas ng kaalaman ay maaari lamang tayong bumuo ng mga hypotheses, dahil sa ngayon ay maaari lamang nating ipagpalagay ang isang bagay. Kung tutuusin, ang kalikasan ay may hindi mauubos na mga katangian na kailangan pang pag-aralan nang marami at mahabang panahon.

Mga paghahambing na katangian ng mga electric at magnetic field

Mga mapagkukunan ng edukasyon

Ang magkaparehong ugnayan sa pagitan ng mga larangan ng kuryente at magnetismo ay nakakatulong upang maunawaan ang malinaw na katotohanan: hindi sila nakahiwalay, ngunit konektado, ngunit maaari silang magpakita sa iba't ibang paraan, na kumakatawan sa isang solong nilalang - isang electromagnetic field.

Kung iniisip natin na ang isang hindi magkakatulad na larangan ng singil ng kuryente ay nilikha mula sa kalawakan sa ilang mga punto, na kung saan ay nakatigil na may kaugnayan sa ibabaw ng Earth, kung gayon hindi ito gagana upang matukoy ang magnetic field sa paligid nito sa pamamahinga.

Kung ang tagamasid ay nagsimulang gumalaw na may kaugnayan sa singil na ito, kung gayon ang patlang ay magsisimulang magbago sa oras, at ang electric component ay bubuo na ng magnetic, na makikita ng permanenteng mananaliksik gamit ang kanyang mga instrumento sa pagsukat.

Katulad nito, ang mga phenomena na ito ay magaganap kapag ang isang nakatigil na magnet ay inilagay sa ilang ibabaw, na lumilikha ng isang magnetic field. Kapag ang tagamasid ay nagsimulang lumipat patungo dito, makikita niya ang hitsura ng isang electric current.Inilalarawan ng prosesong ito ang phenomenon ng electromagnetic induction.

Samakatuwid, hindi gaanong makatuwirang sabihin na sa itinuturing na punto sa kalawakan mayroon lamang isa sa dalawang larangan: electric o magnetic. Dapat itanong ang tanong na ito kaugnay ng frame of reference:

• nakatigil;

• Movable.

Sa madaling salita, ang frame of reference ay nakakaapekto sa pagpapakita ng mga electric at magnetic field sa parehong paraan tulad ng pagtingin sa mga landscape sa pamamagitan ng mga filter ng iba't ibang kulay. Ang pagbabago sa kulay ng salamin ay nakakaapekto sa ating pang-unawa sa pangkalahatang larawan, ngunit kahit na gawin natin bilang batayan ang natural na liwanag na nilikha ng pagpasa ng sikat ng araw sa kapaligiran ng hangin, hindi ito magbibigay ng tunay na larawan sa kabuuan, ito papangitin ito.

Nangangahulugan ito na ang reference frame ay isa sa mga paraan upang pag-aralan ang electromagnetic field, ginagawang posible upang masuri ang mga katangian nito, pagsasaayos. Ngunit hindi iyon mahalaga.

Mga tagapagpahiwatig ng electromagnetic field

Electric field

Ginagamit ang mga de-koryenteng katawan bilang mga tagapagpahiwatig na nagpapakita ng pagkakaroon ng isang patlang sa isang partikular na lokasyon sa kalawakan. Maaari silang gumamit ng nakuryenteng maliliit na piraso ng papel, bola, manggas, "sultans" upang obserbahan ang electrical component.

Isaalang-alang natin ang isang halimbawa kung saan ang dalawang bolang tagapagpahiwatig ay inilalagay sa libreng suspensyon sa magkabilang panig ng isang patag na electrified dielectric. Pare-pareho silang maaakit sa ibabaw nito at magpapahaba sa isang linya.

Sa ikalawang yugto, naglalagay kami ng flat metal plate sa pagitan ng isa sa mga bola at isang electrified dielectric. Hindi nito babaguhin ang mga puwersang kumikilos sa mga tagapagpahiwatig. Ang mga bola ay hindi magbabago sa kanilang posisyon.

Ang ikatlong yugto ng eksperimento ay nauugnay sa saligan ng metal sheet. Sa sandaling mangyari ito, ang indicator ball na matatagpuan sa pagitan ng electrified dielectric at ng grounded na metal ay magbabago sa posisyon nito, na babaguhin ang direksyon nito sa vertical. Ito ay titigil na maakit sa plato at sasailalim lamang sa mga puwersa ng grabidad ng grabidad.

Ipinapakita ng karanasang ito na hinaharangan ng mga grounded metal shield ang pagpapalaganap ng mga linya ng electric field.

Magnetic field

Sa kasong ito, ang mga tagapagpahiwatig ay maaaring:

• mga pag-file ng bakal;

• isang closed loop kung saan dumadaloy ang isang electric current;

• magnetic needle (halimbawa ng compass).

Ang prinsipyo ng pamamahagi ng mga shavings ng bakal kasama ang mga magnetic na linya ng puwersa ay ang pinaka-laganap. Kasama rin ito sa pagpapatakbo ng magnetic needle, na, upang mabawasan ang pagsalungat ng frictional forces, ay naayos sa isang matalim na punto at sa gayon ay tumatanggap ng karagdagang kalayaan ng pag-ikot.

Mga batas na naglalarawan sa mga pakikipag-ugnayan ng mga field sa mga sinisingil na katawan

Mga electric field

Ang pang-eksperimentong gawain ni Coulomb, na isinagawa gamit ang mga singil sa punto na sinuspinde sa isang manipis at mahabang sinulid ng kuwarts, ay nagsilbi upang linawin ang larawan ng mga prosesong nagaganap sa mga electric field.

Kapag ang isang sinisingil na bola ay dinala malapit sa kanila, ang huli ay naapektuhan ang kanilang posisyon, na pinipilit silang lumihis ng isang tiyak na halaga. Nakatakda ang halagang ito sa scale dial ng isang espesyal na idinisenyong device.

Sa ganitong paraan, ang mga puwersa ng magkaparehong pagkilos sa pagitan ng mga singil sa kuryente, ang tinatawag na electric, pakikipag-ugnayan ng Coulomb… Inilalarawan ang mga ito ng mga mathematical formula na nagbibigay-daan sa mga paunang kalkulasyon ng mga dinisenyong device.

Mga magnetic field

Ito ay gumagana nang maayos dito Batas ng Ampere batay sa pakikipag-ugnayan ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor na inilagay sa loob ng magnetic lines of force.

Ang isang panuntunan gamit ang pag-aayos ng mga daliri ng kaliwang kamay ay nalalapat sa direksyon ng puwersa na kumikilos sa kasalukuyang nagdadala ng kawad. Ang apat na daliri na pinagsama ay dapat na nakaposisyon sa direksyon ng kasalukuyang, at ang mga linya ng puwersa ng magnetic field ay dapat pumasok sa palad. Pagkatapos ay ipahiwatig ng nakausli na hinlalaki ang direksyon ng nais na puwersa.

Mga graphics ng paglipad

Ang mga linya ng puwersa ay ginagamit upang ipahiwatig ang mga ito sa eroplano ng pagguhit.

Mga electric field

Upang ipahiwatig ang mga linya ng stress sa sitwasyong ito, ang isang potensyal na field ay ginagamit kapag ang mga nakatigil na singil ay naroroon. Ang linya ng puwersa ay lumalabas sa positibong singil at napupunta sa negatibo.

Ang isang halimbawa ng electric field modeling ay isang variant ng paglalagay ng quinine crystals sa langis. Ang isang mas modernong paraan ay ang paggamit ng mga computer program ng mga graphic designer.

Pinapayagan ka nitong lumikha ng mga larawan ng mga equipotential na ibabaw, tantyahin ang numerical na halaga ng electric field at pag-aralan ang iba't ibang mga sitwasyon.

Mga magnetic field

Para sa higit na kalinawan ng display, gumagamit sila ng mga linyang katangian ng isang vortex field kapag isinara ng isang loop. Ang halimbawa sa itaas na may mga bakal na file ay malinaw na naglalarawan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Mga katangian ng kapangyarihan

Nakaugalian na ipahayag ang mga ito bilang mga dami ng vector na mayroong:

• isang tiyak na kurso ng aksyon;

• halaga ng puwersa na kinakalkula ng kaukulang formula.

Mga electric field

Ang electric field strength vector sa isang unit charge ay maaaring katawanin sa anyo ng isang three-dimensional na imahe.

Ang laki nito:

• itinuro ang layo mula sa sentro ng bayad;

• ay may sukat na nakasalalay sa paraan ng pagkalkula;

• ay natutukoy sa pamamagitan ng non-contact action, iyon ay, sa layo, bilang ratio ng kumikilos na puwersa sa singil.

Mga magnetic field

Ang boltahe na nagmumula sa coil ay makikita bilang isang halimbawa sa sumusunod na larawan.

Ang mga magnetic na linya ng puwersa dito mula sa bawat pagliko sa labas ay may parehong direksyon at nagdaragdag. Sa loob ng turn-to-turn space, sila ay nakadirekta sa tapat. Dahil dito, humina ang panloob na larangan.

Ang magnitude ng boltahe ay apektado ng:

• ang lakas ng kasalukuyang dumadaan sa coil;

• ang bilang at density ng windings, na tumutukoy sa haba ng ehe ng coil.

Ang mas mataas na alon ay nagpapataas ng magnetomotive force. Gayundin, sa dalawang coils na may parehong bilang ng mga pagliko ngunit magkaibang mga paikot-ikot na density, kapag ang parehong kasalukuyang daloy, ang puwersa na ito ay magiging mas mataas kung saan ang mga pagliko ay mas malapit.

Kaya, ang mga electric at magnetic field ay may mga tiyak na pagkakaiba, ngunit sila ay magkakaugnay na mga bahagi ng isang karaniwang bagay, electromagnetic.