Силовые характеристики электрического и магнитного полей
Силовые характеристики электрического и магнитного полейСтатьи и схемы
=== Скачать файл ===
По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала 'Квант'. Вокруг всякого покоящегося в некоторой системе отсчета электрического заряда q существует, как известно, электростатическое поле. Если этот заряд точечный, то напряженность поля в любой точке на расстоянии r от него определяется формулой:. Это хорошо известный закон Кулона. Подчеркнем, что эгот закон был установлен экспериментально. Движущийся заряд — это электрический ток, а вокруг тока существует магнитное поле. Значит, движение заряда приводит к появлению магнитного поля в рассматриваемой нами системе отсчета К. Вернемся, однако, снова в систему К. Из опыта мы знаем, что магнитное поле действует на электрический ток, а значит, и на движущийся заряд. Понятно, что между электрическими и магнитными явлениями должна существовать тесная связь. Тогда в пространстве вокруг него есть и электрическое, и магнитное поля. Очевидно, что на него будут действовать электрическая и магнитная силы. Аналогичное утверждение можно сделать и про заряд q. Мы ограничимся дальше случаем не очень быстро движущихся зарядов. В этом случае можно довольно просто сравнить магнитные и электрические силы. Мы сделаем это для двух зарядов, скорости которых в некоторый момент оказались параллельными друг другу и перпендикулярными к линии, соединяющей эти заряды рис. Обобщение результатов опытов показывает, что величина индукции определяется формулой. Это замечание позволяет нам установить связь между величинами В и Е. Учитывая 1 , получаем. В общем случае сила Лоренца. Но стоящая в этой формуле справа величина есть квадрат скорости света! Это, конечно, не случайное совпадение. Обозначая скорость света буквой с , получим окончательно:. Это очень важные формулы. Формула 7 еще раз подтверждает существование глубокой связи электрических и магнитных явлений. Из формулы 8 мы можем сделать вывод, что отношение магнитных и электрических сил для многих практически интересных случаев оказывается малой величиной. Например, обычно направленная скорость электронов в металле при прохождении тока составляет десятые доли миллиметра в секунду. В таких случаях магнитное взаимодействие электронов примерно в 10 24 раз меньше их электрического взаимодействия. Стоит ли вообше считаться с магнитным взаимодействием движущихся зарядов? Оказывается, стоит и вот почему. Во всяком проводнике имеются в равном числе заряженные частицы обоих знаков. Поэтому проводники с током электрически практически нейтральны. Электрические силы в проводниках с огромной точностью скомпенсированы, а при их отсутствии даже очень малые магнитные силы оказываются существенными. В электрических моторах движущиеся в их обмотках электроны взаимодействуют именно магнитными силами. Именно за счет магнитных сил приводятся в движение двигатели. Теперь можно сказать, что мы имели в виду малость скоростей частиц по сравнению со скоростью света. Это было нужно нам для того, чтобы не возникло необходимости пользоваться более сложными релятивистскими формулами. Например, при скоростях заряженных частиц, близких к скорости света, уже нельзя записывать формулу для напряженности электрического поля в виде 1. Так же, как и другие физические величины, например, скорости и ускорения частиц, силы, действующие на них, напряженность электрического поля и индукция магнитного поля зависят от того, в какой системе отсчета мы их рассматриваем измеряем. Для нас существенно то, что при скоростях, малых по сравнению со скоростью света, электрическое поле изменяется мало. Заметим, впрочем, что формула 8 оказывается справедливой и при скоростях, близких к скорости света. Поэтому для релятивистских частиц, движущихся со скоростью, лишь немногим меньшей скорости света, величины магнитных и электрических сил могут отличаться не очень сильно. Подводя итог нашим вычислениям, еще раз подчеркнем, что для многих задач магнитное взаимодействие оказывается существенным, даже если оио мало по сравнению с электрическим. Остановимся совсем кратко на других отличиях магнитного и электрического электростатического полей. Одно из этих отличий состоит в том, что линии действия электрических сил силовые линии электростатического поля имеют начало и конец. Они начинаются на положительных зарядах и кончаются на отрицательных. Работа при перемещении заряда между двумя фиксированными точками в электростатическом поле не зависит от формы и длины траектории, а работа, совершаемая при движении заряда по замкнутой траектории, равна нулю. Благодаря этому свойству электростатического поля каждая его точка характеризуется не только напряженностью, но и потенциалом. Линии же магнитной индукции, в отличие от силовых линий электростатического поля, не имеют начала и конца. Они замкнуты и охватывают ток. Каждая точка магнитного поля характеризуется величиной магнитной индукции, но не потенциалом. Сила, действующая на заряд в электростатическом поле, всегда направлена по касательной к силовым линиям. Если рассматривать в магнитном поле участки проводников с током или движущиеся заряженные частицы, то силы, действующие на них, направлены не по касательной к линиям индукции, а перпендикулярно к ним сила Лоренца, закон Ампера. Сила в магнитном поле может вовсе не вызывать поступательного движения, а лишь поворот рамка с током в однородном магнитном поле; движение заряда по окружности в плоскости, перпендикулярной однородному магнитному полю. Все сказанное говорит о том, что электростатическое поле во многом не похоже на магнитное. Связь электрических и магнитных полей вовсе не означает, что между ними не существует различий. Учебники 7 класс 8 класс 9 класс 10 класс 11 класс Горбацевич С. Разделы физики Механика МКТ и Термодинамика Электродинамика Оптика и СТО Атомная и ядерная Журнал 'Квант' Из истории науки Калейдоскоп Лаборатория Статьи Школа Лауреаты премий по физике Нобелевские лауреаты премии по физике Общие Форум Справка Наши партнеры Новые страницы Свежие правки Авторские права. Статья Обсуждение Просмотр История Далее…. По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала 'Квант' Вокруг всякого покоящегося в некоторой системе отсчета электрического заряда q существует, как известно, электростатическое поле. Если этот заряд точечный, то напряженность поля в любой точке на расстоянии r от него определяется формулой:
Тесто для пирога с мясной начинкой
Киа рио седан 2011 технические характеристики
В данный момент на сайт electrono.ru ведется DDoS атака.
Проблемы частей речив русском языке
Однородное магнитное поле индукцией 0.25
Оценка использования основных средств предприятия
Магнитное поле
Преступления против государственной власти тесты
Где находится тайная дверь в сталкере
Украинские выражения с переводом на русский
Температура тела измеряемая на слизистых оболочках
Актеры индийского фильма тапки история любви
Основные характеристики магнитного поля
Лучшие сериалы мира за всю историю