Ένταση ηλεκτρομαγνητικού πεδίου

Όταν μιλάμε για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, συνήθως εννοούν το μαγνητικό πεδίο των ηλεκτρικών ρευμάτων, στην πραγματικότητα — το μαγνητικό πεδίο των κινούμενων φορτίων ή των ραδιοκυμάτων. Στην πράξη, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο είναι το προκύπτον πεδίο δύναμης που αναμένεται να υπάρχει στην υπό εξέταση περιοχή του διαστήματος ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.

Κάθε ένα από τα συστατικά του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου (ηλεκτρικό και μαγνητικό) επηρεάζει τα φορτία με διαφορετικούς τρόπους. Ένα ηλεκτρικό πεδίο δρα τόσο σε σταθερά όσο και σε κινούμενα φορτία, ενώ ένα μαγνητικό πεδίο δρα μόνο σε κινούμενα φορτία (ηλεκτρικά ρεύματα).

Στην πραγματικότητα, είναι εύκολο να γίνει κατανοητό ότι κατά τη διάρκεια μιας μαγνητικής αλληλεπίδρασης τα μαγνητικά πεδία αλληλεπιδρούν (για παράδειγμα, ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο του οποίου η πηγή δεν είναι καθορισμένη αλλά η επαγωγή του είναι γνωστή και το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ένα κινούμενο φορτίο) και κατά την ηλεκτρική αλληλεπίδραση αλληλεπιδρούν τα ηλεκτρικά πεδία—ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, η πηγή του οποίου δεν προσδιορίζεται, και το ηλεκτρικό πεδίο του εν λόγω φορτίου.

Για ευκολία στην εύρεση δυνάμεων χρησιμοποιώντας τη μαθηματική συσκευή, στην κλασική φυσική, Έννοιες της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου Ε και της επαγωγής του μαγνητικού πεδίου Β, καθώς και σε σχέση με την επαγωγή του μαγνητικού πεδίου και με τις ιδιότητες του μαγνητικού μέσου, ένα βοηθητικό μέγεθος, η ένταση του μαγνητικού πεδίου H… Εξετάστε αυτά τα διανυσματικά φυσικά μεγέθη χωριστά και ταυτόχρονα κατανοήστε τη φυσική τους σημασία.

Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου Ε

Εάν ένα ηλεκτρικό πεδίο υπάρχει σε ένα ορισμένο σημείο του χώρου, τότε μια δύναμη F ανάλογη με την ισχύ του ηλεκτρικού πεδίου E και το μέγεθος του φορτίου q θα δράσει στο ηλεκτρικό φορτίο που τοποθετείται σε αυτό το σημείο στην πλευρά αυτού του πεδίου. Εάν οι παράμετροι της πηγής του εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου δεν είναι γνωστές, τότε, γνωρίζοντας τα q και F, μπορεί κανείς να βρει το μέγεθος και την κατεύθυνση του διανύσματος έντασης ηλεκτρικού πεδίου Ε σε ένα δεδομένο σημείο του χώρου, χωρίς να σκεφτεί ποια είναι η πηγή αυτό το ηλεκτρικό πεδίο.

Εάν το ηλεκτρικό πεδίο είναι σταθερό και ομοιόμορφο, τότε η κατεύθυνση της δράσης της δύναμης από την πλευρά του στο φορτίο δεν εξαρτάται από την ταχύτητα και την κατεύθυνση κίνησης του φορτίου σε σχέση με το ηλεκτρικό πεδίο και επομένως δεν αλλάζει, ανεξάρτητα από είτε η φόρτιση είναι ακίνητη είτε κινούμενη. Ένταση ηλεκτρικού πεδίου στη ΒΑ μετρημένο σε V / m (βολτ ανά μέτρο).

Επαγωγή μαγνητικού πεδίου Β

Εάν υπάρχει μαγνητικό πεδίο σε ένα δεδομένο σημείο του χώρου, τότε δεν θα ασκηθεί καμία ενέργεια σε ένα ακίνητο ηλεκτρικό φορτίο που τοποθετείται σε αυτό το σημείο στην πλευρά αυτού του πεδίου.

Εάν το φορτίο q κινηθεί, τότε η δύναμη F θα προκύψει στην πλευρά του μαγνητικού πεδίου και θα εξαρτηθεί τόσο από το μέγεθος του φορτίου q όσο και από την κατεύθυνση και την ταχύτητα v της κίνησής του σε σχέση με αυτό το πεδίο και από το μέγεθος και κατεύθυνση της επαγωγής του διανύσματος μαγνητικού πεδίου Β δεδομένων μαγνητικών πεδίων.

Έτσι, εάν οι παράμετροι της πηγής του μαγνητικού πεδίου δεν είναι γνωστές, τότε γνωρίζοντας τη δύναμη F, το μέγεθος του φορτίου q και την ταχύτητά του v, το μέγεθος και την κατεύθυνση του διανύσματος μαγνητικής επαγωγής Β σε ένα δεδομένο σημείο πεδίου μπορεί να είναι βρέθηκαν.

Έτσι, ακόμα κι αν το μαγνητικό πεδίο είναι σταθερό και ομοιόμορφο, τότε η κατεύθυνση της δράσης της δύναμης στην πλευρά του θα εξαρτηθεί από την ταχύτητα και την κατεύθυνση κίνησης του φορτίου σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο. Η επαγωγή του μαγνητικού πεδίου στο σύστημα SI μετράται σε T (Tesla).

Η ισχύς του μαγνητικού πεδίου H

Είναι γνωστό ότι ένα μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από κινούμενα ηλεκτρικά φορτία, δηλαδή ρεύματα. Η επαγωγή του μαγνητικού πεδίου σχετίζεται με τα ρεύματα. Εάν η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο κενό, τότε αυτή η σχέση για ένα επιλεγμένο σημείο στο χώρο μπορεί να εκφραστεί ως προς τη μαγνητική διαπερατότητα του κενού.

Για καλύτερη κατανόηση της σχέσης μαγνητική επαγωγή B και την ισχύ του μαγνητικού πεδίου H, εξετάστε αυτό το παράδειγμα: η μαγνητική επαγωγή στο κέντρο ενός πηνίου με ρεύμα I χωρίς πυρήνα θα διαφέρει από τη μαγνητική επαγωγή στο κέντρο του ίδιου πηνίου με το ίδιο ρεύμα I, μόνο με σιδηρομαγνητικό πυρήνα τοποθετημένο σε αυτό.

Η ποσοτική διαφορά στις μαγνητικές επαγωγές με και χωρίς πυρήνα (στην ίδια ένταση μαγνητικού πεδίου H) θα είναι ίση με τη διαφορά στις μαγνητικές διαπερατότητες του υλικού του εισαγόμενου πυρήνα και του κενού. Το μαγνητικό πεδίο SI μετριέται σε A/m.

Η συνδυασμένη δράση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων (δύναμη Lorentz) και μαγνητικών πεδίων. Αυτή η συνολική δύναμη ονομάζεται δύναμη Lorentz.