Ladede partikkelfelt, elektromagnetiske og elektrostatiske felt og deres komponenter
Partikler og felt er to typer materie. Et karakteristisk trekk ved samspillet mellom partikler er at det ikke finner sted i deres direkte kontakt, men i en viss avstand mellom dem.
Dette skyldes at partiklene er relatert til feltet som omgir dem og bestemmer samspillet mellom dem. Dermed samhandler partiklene gjennom feltene sine.
Felt er fordelt i rommet, i motsetning til diskrete partikler, kontinuerlig. Noen interaksjoner er doble av natur. Så for eksempel oppdages et elektromagnetisk felt som forplanter seg gjennom rommet i form av bølger samtidig i form av diskrete partikler - fotoner.
I naturen er det felt av forskjellige typer: gravitasjons (gravitasjons), magnetostatisk, elektrostatisk, kjernefysisk, etc. Hvert felt er preget av særegne, iboende egenskaper.
Mellom to typer materie - partikler og felt - er det en intern forbindelse, som først og fremst manifesteres i det faktum at enhver endring i tilstanden til partiklene reflekteres direkte i feltet (og omvendt, enhver endring i feltet påvirker partiklene ), så vel som i nærvær av generelle egenskaper: masse, energi, momentum eller momentum, etc.
Dessuten kan partikler bli til et felt, og feltet til de samme partiklene. Alt dette viser at materie og felt er to typer materie.
I tillegg er det en forskjell mellom felt og partikler, noe som gjør at vi kan betrakte dem som ulike typer materie.
Denne forskjellen består i det faktum at elementærpartikler er adskilte og opptar et visst volum, de er ugjennomtrengelige for andre partikler: det samme volumet kan ikke okkuperes av forskjellige kropper og partikler. Feltene er kontinuerlige og har høy permeabilitet: felt av forskjellige typer kan lokaliseres samtidig i samme romvolum.
Partikler og kropper kan bevege seg i rommet under påvirkning av ytre krefter, akselerert eller bremset, det vil si at bevegelseshastigheten til partikler i rommet kan være forskjellig. Felt forplanter seg gjennom rommet med samme hastighet, for eksempel i et vakuum - med en hastighet lik lysets hastighet.
Siden partikler og felt er nært beslektet med hverandre og utgjør en helhet, er det umulig å etablere en eksakt grense mellom en partikkel og dens felt i rommet.
Imidlertid er det mulig å spesifisere et veldig lite område av rommet der egenskapene til en diskret partikkel er manifestert. I denne forstand er det betinget mulig å bestemme dimensjonene elementære partikler… I rommet utenfor det angitte området kan det antas at det kun er et felt assosiert med en elementær partikkel.
Det elektromagnetiske feltet og dets komponenter
I elektroteknikk anses et felt som er forårsaket av bevegelsen av bærende partikler elektriske ladninger… Et slikt felt kalles elektromagnetisk. Fenomenene knyttet til utbredelsen av dette feltet kalles elektromagnetiske fenomener.
Elektroner som sirkulerer i et atom rundt en kjerne, samhandler med protoner gjennom et elektrisk felt, samtidig som deres bevegelse tilsvarer en elektrisk strøm, som erfaringsmessig alltid er forbundet med tilstedeværelsen av et magnetfelt.
Derfor består feltet som elementærpartiklene i atomet samhandler med hverandre, det vil si det elektromagnetiske feltet, av to felt: elektrisk og magnetisk. Disse feltene er sammenkoblet og uatskillelige fra hverandre.
Eksternt manifesterer det elektromagnetiske feltet under makroskopisk undersøkelse seg i noen tilfeller i form av et stasjonært felt, og i andre tilfeller i form av et vekselfelt.
I den stasjonære tilstanden til atomene til et gitt stoff, er både det elektriske feltet (i dette tilfellet er feltet i atomene fullstendig forbundet med like ladninger av forskjellige tegn) og magnetfeltet (på grunn av den kaotiske orienteringen til elektronbaner) i verdensrommet blir ikke oppdaget.
Men hvis likevekten i atomet er forstyrret (et ion dannes, rettet bevegelse legges over kaotisk bevegelse, elementære strømmer av magnetiske stoffer er orientert i én retning, etc.), så utenfor dette stoffet kan feltet detekteres.I tillegg, hvis den angitte tilstanden opprettholdes uendret, har feltkarakteristikkene en verdi som er konstant over tid. Et slikt felt kalles et stasjonært felt.
Det stasjonære feltet under makroskopisk undersøkelse forekommer i en rekke tilfeller i form av bare én komponent: enten i form av et elektrisk felt (for eksempel feltet til stasjonære ladede legemer), eller i form av et magnetfelt (f. for eksempel feltet med permanente magneter).
Komponentene i et stasjonært elektromagnetisk felt er uatskillelige fra bevegelige ladede partikler: den elektriske komponenten er assosiert med elektriske ladninger, og den magnetiske komponenten følger med (omgir) bevegelige ladede partikler.
Et variabelt elektromagnetisk felt dannes som et resultat av den endrede eller oscillerende bevegelsen til ladede partikler, systemer eller bestanddeler av stasjonære felt. Et kjennetegn ved et slikt høyfrekvent felt er at etter at det har oppstått (etter å ha blitt sendt ut fra en kilde), skilles det fra kilden og kommer inn i miljøet i form av bølger.
Den elektriske komponenten i dette feltet eksisterer i fri tilstand, atskilt fra materialpartiklene og har en virvelkarakter. Det samme feltet er den magnetiske komponenten: det eksisterer også i en fri tilstand, ikke assosiert med bevegelige ladninger (eller elektrisk strøm). Begge feltene representerer imidlertid en uatskillelig helhet og blir i ferd med å bevege seg i rommet hele tiden forvandlet til hverandre.
Det variable elektromagnetiske feltet detekteres ved innvirkning på partikler og systemer som befinner seg i forplantningsbanen, som kan settes i en oscillerende bevegelse, samt ved hjelp av enheter som konverterer energien til det elektromagnetiske feltet til energi av en annen type (for eksempel termisk).
Et spesielt tilfelle er virkningen av dette feltet på de visuelle organene til levende vesener (lys er elektromagnetiske bølger).
Komponenter av det elektromagnetiske feltet — elektriske og magnetiske felt ble oppdaget og studert før det elektromagnetiske feltet, og uavhengig av hverandre: ingen sammenheng ble da oppdaget mellom dem. Dette førte til at begge områdene ble ansett som uavhengige.
Teoretiske betraktninger, deretter bekreftet ved eksperiment, viser at det er en uløselig sammenheng mellom elektriske og magnetiske felt, og ethvert elektrisk eller magnetisk fenomen viser seg alltid å være elektromagnetisk.
Se også: Elektrisk og magnetisk felt: Hva er forskjellene?
Elektrostatisk felt
Bare et elektrisk felt detekteres i et vakuum eller et dielektrisk medium rundt isolerte legemer som er stasjonære i forhold til observatøren med et overskudd uendret i rom og tid (i makroskopisk forstand) elektriske ladninger av samme fortegn oppnådd under ionisering av atomer ( som et resultat av elektrifiseringsutseende - Elektrifisering av kropper, samhandling av ladninger).Et slikt felt kalles elektrostatisk.
Et elektrostatisk felt er en type stasjonært elektrisk felt og skiller seg fra det ved at de elementært ladede partiklene som forårsaker det elektrostatiske feltet kun er i kaotisk bevegelse, mens det stasjonære feltet bestemmes av den rettede bevegelsen til elektroner som er lagt over den kaotiske bevegelsen.
I dette feltet skyldes karakteristikkenes konstanthet den kontinuerlige reproduksjonen av fordelingen av ladninger i feltet (likevektsprosess).
I et elektrostatisk felt oppfattes den generelle virkningen av et stort antall unikt ladede partikler i kontinuerlig kaotisk bevegelse i forskjellige retninger utenfor et ladet legeme som et felt med en elektrisk ladning av samme fortegn som ikke endres over tid.
Effekten av den magnetiske komponenten i det elektrostatiske feltet nøytraliseres gjensidig på grunn av den kaotiske bevegelsen av ladningsbærere i det ytre rom og blir derfor ikke oppdaget.
Et særtrekk ved det elektrostatiske feltet er tilstedeværelsen av kilde- og avløpslegemer, som får overskytende ladninger av forskjellige tegn (legemer som dette feltet ser ut til å strømme fra og som det strømmer inn i).
Det elektrostatiske feltet og de elektrifiserte kroppene, som er kilder og synker til feltet, er uatskillelige fra hverandre, og representerer én fysisk enhet.
I dette skiller det elektrostatiske feltet seg fra den elektriske komponenten til det vekslende elektromagnetiske feltet, som, som eksisterer i en fri tilstand, har en virvelkarakter, har ingen kilde og avløp.
Det brukes ingen energi for å opprettholde denne tilstanden til det elektrostatiske feltet. Det er bare nødvendig når dette feltet er etablert (det krever energi å kontinuerlig sende ut et elektromagnetisk felt).
Et elektrostatisk felt kan detekteres av den mekaniske kraften som virker på stasjonære ladede legemer plassert i dette feltet, samt ved å indusere eller rette elektrostatiske ladninger på stasjonære metalliske legemer og ved polarisering av stasjonære dielektriske legemer plassert i dette feltet.
Se også: