Elektromos és mágneses mező: mi a különbség?

A "föld" kifejezés oroszul egy nagyon nagy, egységes összetételű területet jelent, például búzát vagy burgonyát.

A fizikában és az elektrotechnikában különféle típusú anyagok leírására használják, például elektromágneses, amely elektromos és mágneses alkatrészekből áll.

Az anyag ezen formáihoz elektromos töltés kapcsolódik. Álló helyzetben mindig elektromos tér van körülötte, és amikor mozog, akkor mágneses tér is keletkezik.

Az ember elképzelése az elektromos (pontosabban elektrosztatikus) mező természetéről a tulajdonságainak kísérleti vizsgálata alapján alakul ki, mivel még mindig nincs más kutatási módszer. Ezzel a módszerrel azt találták, hogy bizonyos erővel hat a mozgó és/vagy álló elektromos töltésekre. Értékének mérésével kiértékelik a főbb működési jellemzőket.

Elektromos mező

Alakított:

• elektromos töltések (testek vagy részecskék) körül;

• a mágneses tér változásaival, például mozgás közben elektromágneses hullámok. 

Erővonalakkal ábrázolják, amelyek általában pozitív töltésekből erednek és negatívban végződnek. A töltések tehát az elektromos tér forrásai. Ha ezekre reagál, a következőket teheti:

• egy mező jelenlétének azonosítása;

• az érték méréséhez adjon meg egy kalibrált értéket.

Gyakorlati használatra teljesítményjellemző úgynevezett feszültség, amelyet egyetlen töltésre pozitív előjellel becsülnek meg.

Mágneses mező

A következőkre vonatkozik:

• határozott erőfeszítéssel mozgásban lévő elektromos testek és töltések;

• mágneses momentumokat anélkül, hogy figyelembe vennénk mozgásuk állapotát.

A mágneses mező létrejön:

• töltött részecskék áramának áthaladása;

• az atomok vagy más részecskék belsejében lévő elektronok mágneses momentumainak összegzésével;

• az elektromos tér átmeneti változásával.

Erővonalakkal is ábrázolják, de a kontúr mentén zártak, nincs elejük és végük, ellentétben az elektromosakkal.

Elektromos és mágneses mezők kölcsönhatása

Az elektromágneses térben lezajló folyamatok első elméleti és matematikai igazolását James Clerk Maxwell végezte. Differenciál és integrál alakú egyenletrendszert mutatott be, amelyben bemutatta az elektromágneses tér kapcsolatát a folytonos közegben vagy vákuumban folyó elektromos töltésekkel és áramokkal.

Munkájában a törvényeket használja:

• Amper, amely leírja az áram áramlását egy vezetéken és a körülötte kialakuló mágneses indukciót;

• Faraday, amely elmagyarázza az elektromos áram előfordulását egy zárt vezetőn lévő váltakozó mágneses tér hatására.

Maxwell munkái a térben eloszló töltések függvényében határozták meg az elektromos és mágneses mezők megnyilvánulásai közötti pontos összefüggéseket.

Sok idő telt el Maxwell műveinek megjelenése óta. A tudósok folyamatosan tanulmányozzák az elektromos és mágneses mezők közötti kísérleti tények megnyilvánulásait, de még most is nehéz megállapítani azok természetét. Az eredmények a vizsgált jelenségek tisztán gyakorlati alkalmazásaira korlátozódnak.

Ez azzal magyarázható, hogy tudásszintünkkel csak hipotéziseket tudunk felépíteni, hiszen egyelőre csak feltételezni tudunk valamit.. Hiszen a természetnek vannak kimeríthetetlen tulajdonságai, amelyeket még sokat és sokáig kell tanulmányozni.

Elektromos és mágneses mezők összehasonlító jellemzői

Az oktatás forrásai

Az elektromosság és a mágnesesség mezőinek kölcsönös kapcsolata segít megérteni a nyilvánvaló tényt: nem elszigeteltek, hanem össze vannak kötve, de különböző módon megnyilvánulhatnak, egyetlen entitást - egy elektromágneses mezőt - képviselve.

Ha azt képzeljük, hogy az űrből egy ponton inhomogén elektromos töltéstér jön létre, amely a Föld felszínéhez képest stacioner, akkor nyugalmi állapotban nem fog működni a körülötte lévő mágneses tér meghatározása.

Ha a megfigyelő ehhez a töltéshez képest elkezd mozogni, akkor a tér időben elkezd változni, és az elektromos komponens már mágneses komponenst alkot, amit az állandó kutató a mérőműszereivel láthat.

Hasonlóképpen ezek a jelenségek akkor fordulnak elő, amikor egy álló mágnest helyeznek valamilyen felületre, és mágneses mezőt hoznak létre. Amikor a megfigyelő elkezd feléje haladni, elektromos áram megjelenését észleli.Ez a folyamat az elektromágneses indukció jelenségét írja le.

Ezért nincs sok értelme azt állítani, hogy a térnek a vizsgált pontjában csak egy van a két mező közül: elektromos vagy mágneses. Ezt a kérdést kell feltenni a vonatkoztatási rendszerrel kapcsolatban:

• helyhez kötött;

• Mozgatható.

Más szóval, a vonatkoztatási rendszer ugyanúgy befolyásolja az elektromos és mágneses mezők megnyilvánulását, mint a tájak különböző árnyalatú szűrőin keresztül történő megtekintése. Az üveg színének változása hatással van az összképről alkotott képünkre, de még ha a napfénynek a légkörön áthaladó természetes fényét vesszük is alapul, az nem adja meg a teljes képet, hanem el fogja torzítani.

Ez azt jelenti, hogy a referenciakeret az elektromágneses tér tanulmányozásának egyik módja, lehetővé teszi tulajdonságainak, konfigurációjának felmérését. De ez nem igazán számít.

Elektromágneses térjelzők

Elektromos mező

Az elektromosan töltött testeket indikátorként használják, amely a tér egy adott helyén egy mező jelenlétét mutatja. Felvillanyozott kis papírdarabokat, golyókat, hüvelyeket, "szultánokat" használhatnak az elektromos alkatrész megfigyelésére.

Tekintsünk egy példát, ahol két jelzőgolyót helyezünk szabad felfüggesztésbe egy lapos villamosított dielektrikum mindkét oldalán. Egyformán vonzódnak a felületéhez, és egy vonalban nyúlnak ki.

A második szakaszban az egyik golyó és egy villamosított dielektrikum közé lapos fémlemezt helyezünk. Ez nem változtatja meg a mutatókra ható erőket. A labdák nem változtatják a helyzetüket.

A kísérlet harmadik szakasza a fémlemez földelésével kapcsolatos. Amint ez megtörténik, a villamosított dielektrikum és a földelt fém között elhelyezkedő jelzőgömb megváltoztatja a helyzetét, és függőleges irányba változtatja az irányt. Nem fog többé vonzódni a lemezhez, és csak a gravitációs gravitációs erőknek lesz kitéve.

Ez a tapasztalat azt mutatja, hogy a földelt fémpajzsok blokkolják az elektromos erővonalak terjedését.

Mágneses mező

Ebben az esetben a mutatók a következők lehetnek:

• acél reszelékek;

• zárt hurok, amelyen keresztül elektromos áram folyik;

• mágnestű (iránytű példa).

Az acélforgácsok mágneses erővonalak mentén történő elosztásának elve a legelterjedtebb. A mágnestű működésébe is beletartozik, amely a súrlódási erők ellenállásának csökkentése érdekében egy éles pontra van rögzítve, és így további forgási szabadságot kap.

A mezők és a töltött testek kölcsönhatását leíró törvények

Elektromos mezők

Coulomb vékony és hosszú kvarcszálra felfüggesztett ponttöltésekkel végzett kísérleti munkája az elektromos térben lezajló folyamatok képének tisztázását szolgálta.

Amikor egy feltöltött labdát a közelükbe vittek, az utóbbi befolyásolta a helyzetüket, és egy bizonyos mértékben el kellett térni. Ezt az értéket egy speciálisan kialakított készülék skála tárcsáján rögzítik.

Ily módon az elektromos töltések közötti kölcsönös hatású erők, az ún elektromos, Coulomb-kölcsönhatás… Ezeket matematikai képletekkel írják le, amelyek lehetővé teszik a tervezett eszközök előzetes számításait.

Mágneses mezők

Itt jól működik Ampere törvénye a mágneses erővonalakon belül elhelyezett áramvezető vezető kölcsönhatása alapján.

A bal kéz ujjainak elrendezését alkalmazó szabály az áramvezető vezetékre ható erő irányára vonatkozik. Az egymáshoz kapcsolódó négy ujjat az áram irányába kell helyezni, és a mágneses tér erővonalainak be kell lépniük a tenyérbe. Ekkor a kiálló hüvelykujj jelzi a kívánt erő irányát.

Repülési grafika

Erővonalak jelzik őket a rajz síkjában.

Elektromos mezők

A feszültségvonalak jelzésére ebben a helyzetben egy potenciálmezőt használnak, ha álló töltések vannak jelen. Az erővonal kijön a pozitív töltésből és a negatív felé megy.

Az elektromos térmodellezésre példa a kininkristályok olajba helyezésének egyik változata. Korszerűbb módszer a grafikusok számítógépes programjainak használata.

Lehetővé teszik az ekvipotenciális felületek képeinek létrehozását, az elektromos tér számértékének becslését és a különböző helyzetek elemzését.

Mágneses mezők

A jobb megjelenítés érdekében a hurokkal lezárt örvénymezőre jellemző vonalakat használnak. A fenti példa az acélreszelőkkel jól illusztrálja ezt a jelenséget.

Teljesítmény jellemzői

Szokásos ezeket vektormennyiségekként kifejezni, amelyek:

• egy bizonyos cselekvési irány;

• a megfelelő képlettel számított erőérték.

Elektromos mezők

Az elektromos térerősség vektor egységnyi töltésnél háromdimenziós kép formájában ábrázolható.

A nagysága:

• a töltés középpontjától elfelé irányítva;

• mérete a számítási módszertől függ;

• érintésmentes hatás határozza meg, vagyis távolról, a ható erő és a töltés arányaként.

Mágneses mezők

A tekercsben fellépő feszültség példaként látható a következő képen.

A benne lévő mágneses erővonalak minden külső fordulóból azonos irányúak és összeadódnak. A kanyarodó téren belül ellentétes irányúak. Emiatt a belső mező gyengül.

A feszültség nagyságát a következők befolyásolják:

• a tekercsen áthaladó áram erőssége;

• a tekercsek számát és sűrűségét, amelyek meghatározzák a tekercs tengelyirányú hosszát.

A nagyobb áramok növelik a magnetomotoros erőt. Ezenkívül két, azonos fordulatszámú, de eltérő tekercssűrűségű tekercsben, amikor ugyanaz az áram folyik, ez az erő nagyobb lesz ott, ahol a menetek közelebb vannak.

Így az elektromos és a mágneses mezők határozott különbségekkel rendelkeznek, de egy közös dolognak, az elektromágnesesnek egymáshoz kapcsolódó összetevői.