Ladede partikelfelter, elektromagnetiske og elektrostatiske felter og deres komponenter
Partikler og felter er to typer stof. Et karakteristisk træk ved samspillet mellem partikler er, at det ikke foregår i deres direkte kontakt, men i en vis afstand mellem dem.
Dette skyldes, at partiklerne er relateret til det felt, der omgiver dem og bestemmer samspillet mellem dem. Således interagerer partiklerne gennem deres felter.
Felter er fordelt i rummet, i modsætning til diskrete partikler, kontinuerligt. Nogle interaktioner er af dobbelt karakter. Så for eksempel detekteres et elektromagnetisk felt, der udbreder sig gennem rummet i form af bølger, samtidigt i form af diskrete partikler - fotoner.
I naturen er der felter af forskellige typer: gravitationel (gravitationel), magnetostatisk, elektrostatisk, nuklear osv. Hvert felt er karakteriseret ved karakteristiske, iboende egenskaber.
Mellem to typer stof - partikler og felter - er der en intern sammenhæng, som først og fremmest kommer til udtryk ved, at enhver ændring i partiklernes tilstand afspejles direkte i feltet (og omvendt påvirker enhver ændring i feltet partiklerne) ), såvel som i nærvær af generelle egenskaber: masse, energi, momentum eller momentum osv.
Også partikler kan blive til et felt, og feltet til de samme partikler. Alt dette viser, at stof og felt er to typer stof.
Derudover er der forskel på felter og partikler, hvilket giver os mulighed for at betragte dem som forskellige typer stof.
Denne forskel består i, at elementarpartikler er diskrete og optager et vist volumen, de er uigennemtrængelige for andre partikler: det samme volumen kan ikke optages af forskellige legemer og partikler. Felterne er kontinuerlige og har høj permeabilitet: felter af forskellige typer kan placeres samtidigt i samme rumfang.
Partikler og kroppe kan bevæge sig i rummet under påvirkning af ydre kræfter, accelereret eller bremset, det vil sige, at partiklernes bevægelseshastighed i rummet kan være anderledes. Felter forplanter sig gennem rummet med samme hastighed, for eksempel i et vakuum - med en hastighed svarende til lysets hastighed.
Da partikler og felter er tæt beslægtede med hinanden og udgør en helhed, er det umuligt at etablere en nøjagtig grænse mellem en partikel og dens felt i rummet.
Det er dog muligt at specificere et meget lille område af rummet, hvor egenskaberne af en diskret partikel kommer til udtryk. I denne forstand er det betinget muligt at bestemme dimensionerne elementære partikler… I rummet uden for det specificerede område kan det antages, at der kun er et felt forbundet med en elementarpartikel.
Det elektromagnetiske felt og dets komponenter
I elektroteknik betragtes et felt, der er forårsaget af bevægelsen af transporterende partikler elektriske ladninger… Et sådant felt kaldes elektromagnetisk. Fænomenerne forbundet med udbredelsen af dette felt kaldes elektromagnetiske fænomener.
Elektroner, der cirkulerer i et atom omkring en kerne, interagerer med protoner gennem et elektrisk felt, samtidig med at deres bevægelse svarer til en elektrisk strøm, som erfaringsmæssigt altid er forbundet med tilstedeværelsen af et magnetfelt.
Derfor består feltet, hvorigennem atomets elementarpartikler interagerer med hinanden, det vil sige det elektromagnetiske felt, af to felter: elektriske og magnetiske. Disse felter er indbyrdes forbundne og uadskillelige fra hinanden.
Eksternt viser det elektromagnetiske felt under makroskopisk undersøgelse sig i nogle tilfælde i form af et stationært felt, og i andre tilfælde i form af et vekselfelt.
I den stationære tilstand af et givet stofs atomer er både det elektriske felt (i dette tilfælde er feltet i atomerne fuldstændig forbundet med lige ladninger af forskellige fortegn) og magnetfeltet (på grund af elektronbanernes kaotiske orientering) i det ydre rum registreres ikke.
Men hvis ligevægten i atomet forstyrres (en ion dannes, rettet bevægelse overlejres kaotisk bevægelse, elementære strømme af magnetiske stoffer er orienteret i én retning osv.), så kan feltet uden for dette stof detekteres.Derudover, hvis den angivne tilstand bibeholdes uændret, har feltkarakteristikkerne en værdi, der er konstant over tid. Et sådant felt kaldes et stationært felt.
Det stationære felt under makroskopisk undersøgelse forekommer i en række tilfælde kun i form af én komponent: enten i form af et elektrisk felt (f.eks. feltet af stationære ladede legemer) eller i form af et magnetfelt (f.eks. for eksempel feltet af permanente magneter).
Komponenterne i et stationært elektromagnetisk felt er uadskillelige fra bevægelige ladede partikler: den elektriske komponent er forbundet med elektriske ladninger, og den magnetiske komponent ledsager (omgiver) bevægelige ladede partikler.
Et variabelt elektromagnetisk felt dannes som et resultat af den ændrede eller oscillerende bevægelse af ladede partikler, systemer eller bestanddele af stationære felter. Et kendetegn ved et sådant højfrekvent felt er, at det efter at det er opstået (efter at være blevet udsendt fra en kilde), adskilles fra kilden og kommer ind i miljøet i form af bølger.
Den elektriske komponent i dette felt eksisterer i en fri tilstand, adskilt fra materialepartiklerne og har en hvirvelkarakter. Det samme felt er den magnetiske komponent: det eksisterer også i en fri tilstand, ikke forbundet med bevægelige ladninger (eller elektrisk strøm). Begge felter repræsenterer dog en uadskillelig helhed og bliver i bevægelse i rummet konstant forvandlet til hinanden.
Det variable elektromagnetiske felt detekteres ved påvirkningen af partikler og systemer, der befinder sig i dets udbredelsesvej, som kan indstilles i en oscillerende bevægelse, såvel som ved hjælp af enheder, der omdanner det elektromagnetiske felts energi til energi af en anden type (for eksempel termisk).
Et særligt tilfælde er virkningen af dette felt på levende væseners visuelle organer (lys er elektromagnetiske bølger).
Komponenter af det elektromagnetiske felt — elektriske og magnetiske felter blev opdaget og undersøgt før det elektromagnetiske felt, og uafhængigt af hinanden: ingen forbindelse blev derefter opdaget mellem dem. Dette førte til, at begge områder blev betragtet som selvstændige.
Teoretiske overvejelser, derefter bekræftet ved forsøg, viser, at der er en uløselig forbindelse mellem elektriske og magnetiske felter, og ethvert elektrisk eller magnetisk fænomen viser sig altid at være elektromagnetisk.
Se også: Elektrisk og magnetisk felt: Hvad er forskellene?
Elektrostatisk felt
Kun et elektrisk felt detekteres i et vakuum eller et dielektrisk medium omkring isolerede legemer, der er stationære i forhold til observatøren med et overskud uændret i rum og tid (i makroskopisk forstand) elektriske ladninger af samme fortegn opnået under ionisering af atomer ( som et resultat af elektrificeringslook - Elektrificering af kroppe, interaktion af ladninger).Et sådant felt kaldes elektrostatisk.
Et elektrostatisk felt er en type stationært elektrisk felt og adskiller sig fra det ved, at de elementært ladede partikler, der forårsager det elektrostatiske felt, kun er i kaotisk bevægelse, mens det stationære felt er bestemt af den rettede bevægelse af elektroner, der er overlejret den kaotiske bevægelse.
I dette felt skyldes karakteristikkens konstanthed den kontinuerlige reproduktion af fordelingen af ladninger i feltet (ligevægtsproces).
I et elektrostatisk felt opfattes den generelle virkning af et stort antal unikt ladede partikler i kontinuerlig kaotisk bevægelse i forskellige retninger uden for et ladet legeme som et felt med en elektrisk ladning af samme fortegn, der ikke ændrer sig over tid.
Effekten af den magnetiske komponent i det elektrostatiske felt er gensidigt neutraliseret på grund af den kaotiske bevægelse af ladningsbærere i det ydre rum og detekteres derfor ikke.
Et karakteristisk træk ved det elektrostatiske felt er tilstedeværelsen af kilde- og drænlegemer, som får overskydende ladninger af forskellige tegn (legemer, hvorfra dette felt ser ud til at flyde, og som det strømmer ind i).
Det elektrostatiske felt og de elektrificerede legemer, som er kilder og dræn til feltet, er uadskillelige fra hinanden og repræsenterer én fysisk enhed.
Herved adskiller det elektrostatiske felt sig fra den elektriske komponent af det vekslende elektromagnetiske felt, som, der eksisterer i en fri tilstand, har en hvirvelkarakter, ikke har nogen kilde og afløb.
Der bruges ingen energi på at opretholde denne tilstand af det elektrostatiske felt. Det er kun nødvendigt, når dette felt er etableret (det kræver energi at kontinuerligt udsende et elektromagnetisk felt).
Et elektrostatisk felt kan detekteres af den mekaniske kraft, der virker på stationære ladede legemer placeret i dette felt, såvel som ved at inducere eller dirigere elektrostatiske ladninger på stationære metalliske legemer og ved polarisering af stationære dielektriske legemer placeret i dette felt.
Se også: