Elektrik ve Manyetik Alan: Farkları Nelerdir?

Rusça'da "tarla" terimi, örneğin buğday veya patates gibi çok geniş bir tek tip bileşim alanı anlamına gelir.

Fizik ve elektrik mühendisliğinde, elektrik ve manyetik bileşenlerden oluşan elektromanyetik gibi çeşitli madde türlerini tanımlamak için kullanılır.

Elektrik yükü, bu madde biçimleriyle ilişkilidir. Durağan haldeyken çevresinde daima bir elektrik alanı vardır ve hareket ettiğinde de bir manyetik alan oluşur.

İnsanın elektrik (daha doğrusu elektrostatik) alanın doğası hakkındaki fikri, hala başka bir araştırma yöntemi olmadığı için, özelliklerinin deneysel çalışmalarına dayanarak oluşturulmuştur. Bu yöntemle hareketli ve/veya sabit elektrik yüklerine belirli bir kuvvetle etki ettiği bulunmuştur. Değeri ölçülerek ana operasyonel özellikler değerlendirilir.

Elektrik alanı

Oluşturulan:

• elektrik yükleri (cisimler veya parçacıklar) etrafında;

• hareket sırasında meydana gelenler gibi manyetik alandaki değişikliklerle elektromanyetik dalgalar. 

Genellikle pozitif yüklerden çıkan ve negatif olanlarla son bulan kuvvet çizgileriyle tasvir edilmiştir. Yükler bu nedenle elektrik alan kaynaklarıdır. Onlara göre hareket ederek şunları yapabilirsiniz:

• bir alanın varlığının belirlenmesi;

• değerini ölçmek için kalibre edilmiş bir değer girin.

Pratik kullanım için, pozitif işaretli tek bir şarj üzerindeki eylemle tahmin edilen voltaj adı verilen güç özelliği.

Manyetik alan

Üzerinde davranır:

• belirli bir kuvvetle hareket eden elektrik cisimleri ve yükleri;

• hareket durumlarını dikkate almadan manyetik momentler.

Manyetik alan oluşturulur:

• yüklü parçacıklardan oluşan bir akımın geçişi;

• atomların veya diğer parçacıkların içindeki elektronların manyetik momentlerini toplayarak;

• elektrik alanında geçici bir değişiklik ile.

Ayrıca kuvvet çizgileriyle tasvir edilmiştir, ancak kontur boyunca kapalıdırlar, elektrikli olanların aksine bir başlangıç ​​​​ve bitişleri yoktur.

Elektrik ve manyetik alanların etkileşimi

Elektromanyetik alanda meydana gelen süreçlerin ilk teorik ve matematiksel gerekçesi James Clerk Maxwell tarafından gerçekleştirilmiştir. Elektromanyetik alanın elektrik yükleri ve sürekli ortamda veya vakumda akan akımlarla ilişkisini gösterdiği diferansiyel ve integral formların bir denklem sistemini sundu.

Çalışmalarında kanunları kullanır:

• Bir telden geçen akımı ve tel çevresinde manyetik indüksiyon oluşumunu tanımlayan amperler;

• Faraday, alternatif bir manyetik alanın kapalı bir iletken üzerindeki etkisinden bir elektrik akımının oluşumunu açıklıyor.

Maxwell'in çalışmaları, uzayda dağıtılan yüklere bağlı olarak elektrik ve manyetik alanların tezahürleri arasındaki kesin ilişkileri belirledi.

Maxwell'in eserlerinin yayınlanmasından bu yana çok zaman geçti. Bilim adamları sürekli olarak elektrik ve manyetik alanlar arasındaki deneysel gerçeklerin tezahürlerini inceliyorlar, ancak şimdi bile bunların doğasını belirlemek zor. Sonuçlar, söz konusu olgunun tamamen pratik uygulamalarıyla sınırlıdır.

Bu, bilgi seviyemizle yalnızca hipotezler oluşturabileceğimiz gerçeğiyle açıklanmaktadır, çünkü şimdilik yalnızca bir şeyi varsayabiliriz.Sonuçta, doğanın tükenmez özellikleri vardır ve bu, hala çok ve uzun süre çalışılması gerekir.

Elektrik ve manyetik alanların karşılaştırmalı özellikleri

eğitim kaynakları

Elektrik ve manyetizma alanları arasındaki karşılıklı ilişki, bariz gerçeği anlamaya yardımcı olur: izole değiller, bağlantılılar, ancak tek bir varlığı - bir elektromanyetik alanı - temsil ederek farklı şekillerde tezahür edebilirler.

Uzaydan, Dünya yüzeyine göre sabit olan bir noktada homojen olmayan bir elektrik yükü alanının yaratıldığını hayal edersek, o zaman etrafındaki hareketsiz manyetik alanı belirlemek için çalışmayacaktır.

Gözlemci bu yüke göre hareket etmeye başlarsa, alan zamanla değişmeye başlayacak ve elektrikli bileşen, kalıcı araştırmacının ölçüm aletleriyle görebileceği manyetik bir bileşen oluşturacaktır.

Benzer şekilde, bu fenomenler, bir manyetik alan yaratarak bir yüzeye sabit bir mıknatıs yerleştirildiğinde ortaya çıkacaktır. Gözlemci ona doğru hareket etmeye başladığında, bir elektrik akımının görünümünü algılayacaktır.Bu süreç, elektromanyetik indüksiyon fenomenini tanımlar.

Bu nedenle, uzayda ele alınan noktada iki alandan yalnızca birinin olduğunu söylemek pek mantıklı değil: elektrik veya manyetik. Bu soru referans çerçevesi ile ilgili olarak sorulmalıdır:

• sabit;

• taşınabilir.

Başka bir deyişle, referans çerçevesi, elektrik ve manyetik alanların tezahürünü, manzaraları farklı tonlardaki filtrelerden izlemekle aynı şekilde etkiler. Camın rengindeki değişiklik resmin tamamını algılamamızı etkiler ancak güneş ışınlarının hava atmosferinden geçişiyle oluşan doğal ışığı esas alsak bile bir bütün olarak gerçek resmi vermeyecektir. çarpıtacaktır.

Bu, referans çerçevesinin elektromanyetik alanı incelemenin yollarından biri olduğu, özelliklerini, konfigürasyonunu değerlendirmeyi mümkün kıldığı anlamına gelir. Ama bu gerçekten önemli değil.

elektromanyetik alan göstergeleri

Elektrik alanı

Elektrik yüklü cisimler, uzayda belirli bir konumda bir alanın varlığını gösteren göstergeler olarak kullanılır. Elektrik bileşenini gözlemlemek için elektrikli küçük kağıt parçaları, toplar, kılıflar, "sultanlar" kullanabilirler.

Düz elektrikli bir dielektrik maddenin her iki tarafında serbest süspansiyon halinde iki gösterge topunun yerleştirildiği bir örneği ele alalım. Yüzeyine eşit olarak çekilecek ve bir çizgi halinde uzayacaktır.

İkinci aşamada, bilyelerden biri ile elektrikli bir dielektrik arasına düz bir metal plaka yerleştiriyoruz. Bu, göstergelere etki eden kuvvetleri değiştirmeyecektir. Toplar konumlarını değiştirmeyecek.

Deneyin üçüncü aşaması sacın topraklanması ile ilgilidir. Bu olur olmaz, elektrikli dielektrik ile topraklanmış metal arasında bulunan gösterge bilyesi, yönünü dikey olarak değiştirerek konumunu değiştirecektir. Plakaya çekilmeyi bırakacak ve yalnızca yerçekimi kuvvetlerine tabi olacaktır.

Bu deneyim, topraklanmış metal kalkanların elektrik alan çizgilerinin yayılmasını engellediğini göstermektedir.

Manyetik alan

Bu durumda, göstergeler şunlar olabilir:

• çelik talaşları;

• içinden bir elektrik akımının aktığı kapalı bir döngü;

• manyetik iğne (pusula örneği).

Çelik talaşlarının manyetik kuvvet çizgileri boyunca dağıtılması ilkesi en yaygın olanıdır. Ayrıca, sürtünme kuvvetlerinin muhalefetini azaltmak için keskin bir noktaya sabitlenen ve böylece ek dönme özgürlüğü alan manyetik iğnenin çalışmasına da dahildir.

Alanların yüklü cisimlerle etkileşimini açıklayan yasalar

Elektrik alanları

Coulomb'un ince ve uzun bir kuvars ipliği üzerinde asılı duran nokta yüklerle gerçekleştirdiği deneysel çalışması, elektrik alanlarında meydana gelen süreçlerin resmini netleştirmeye hizmet etti.

Yanlarına şarjlı bir top getirildiğinde, ikincisi konumlarını etkileyerek onları belirli bir miktarda sapmaya zorladı. Bu değer, özel olarak tasarlanmış bir cihazın ölçek kadranında sabitlenmiştir.

Bu şekilde, sözde elektrik yükleri arasındaki karşılıklı hareket kuvvetleri elektrik, Coulomb etkileşimi… Tasarlanan cihazların ön hesaplamalarına imkan veren matematiksel formüllerle anlatılmaktadır.

Manyetik alanlar

Burada iyi çalışıyor Amper Yasası manyetik kuvvet çizgilerinin içine yerleştirilmiş akım taşıyan bir iletkenin etkileşimine dayanır.

Akım taşıyan tele etki eden kuvvetin yönü için sol elin parmaklarının dizilişini kullanan bir kural geçerlidir. Birleştirilmiş dört parmak akım yönünde konumlandırılmalı ve manyetik alanın kuvvet çizgileri avuç içine girmelidir. Ardından çıkıntılı başparmak, istenen kuvvetin yönünü gösterecektir.

Uçuş grafikleri

Kuvvet çizgileri, bunları çizim düzleminde belirtmek için kullanılır.

Elektrik alanları

Bu durumda gerilim hatlarını belirtmek için, durağan yükler mevcut olduğunda bir potansiyel alan kullanılır. Kuvvet çizgisi pozitif yükten çıkar ve negatife gider.

Elektrik alan modellemesine bir örnek, kinin kristallerini yağa yerleştirmenin bir çeşididir. Daha modern bir yöntem, grafik tasarımcıların bilgisayar programlarının kullanılmasıdır.

Eşpotansiyel yüzeylerin görüntülerini oluşturmanıza, elektrik alanın sayısal değerini tahmin etmenize ve farklı durumları analiz etmenize olanak tanırlar.

Manyetik alanlar

Daha fazla görüntü netliği için, bir döngü ile kapatıldığında bir girdap alanına özgü çizgiler kullanırlar. Çelik eğelerle yukarıdaki örnek, bu olguyu açıkça göstermektedir.

Güç özellikleri

Bunları aşağıdakilere sahip vektör miktarları olarak ifade etmek gelenekseldir:

• belirli bir hareket tarzı;

• karşılık gelen formülle hesaplanan kuvvet değeri.

Elektrik alanları

Bir birim yükteki elektrik alan kuvveti vektörü, üç boyutlu bir görüntü şeklinde temsil edilebilir.

Büyüklüğü:

• şarj merkezinden uzağa yönlendirilmiş;

• hesaplama yöntemine bağlı bir boyuta sahiptir;

• temassız eylemle, yani belli bir mesafede, etki eden kuvvetin yüke oranı olarak belirlenir.

Manyetik alanlar

Bobinde oluşan gerilim aşağıdaki resimde örnek olarak görülebilir.

Dışarıdaki her dönüşten içindeki manyetik kuvvet çizgileri aynı yöne sahiptir ve toplanır. Dönüşten dönüş boşluğunun içinde, zıt yönde yönlendirilirler. Bu nedenle, iç alan zayıflar.

Gerilimin büyüklüğü şunlardan etkilenir:

• bobinden geçen akımın gücü;

• bobinin eksenel uzunluğunu belirleyen sargıların sayısı ve yoğunluğu.

Daha yüksek akımlar manyetomotor kuvveti arttırır. Ayrıca, aynı sarım sayısına ancak farklı sarım yoğunluklarına sahip iki bobinde, aynı akım geçtiğinde, sarımların yakın olduğu yerlerde bu kuvvet daha yüksek olacaktır.

Bu nedenle, elektrik ve manyetik alanların kesin farklılıkları vardır, ancak bunlar ortak bir şeyin, elektromanyetik olan birbirine bağlı bileşenleridir.