Pola elektromagnetyczne

Pola elektryczne generowane przez ładunki statyczne, często określane jako pola elektrostatyczne, różnią się charakterystycznie od pól elektrycznych wytwarzanych przez zmienne w czasie pola magnetyczne. O ile to pierwsze jest polem konserwatywnym, co oznacza, że na ładunku testowym nie jest wykonywana żadna praca sieciowa, jeśli krąży on po pełnej pętli w polu, to drugie z definicji nie jest polem konserwatywnym; praca wypadkowa została wykonana i jest ona proporcjonalna do szybkości zmian strumienia magnetycznego.

Jednak obserwacja prawa Gaussa dla pól elektrostatycznych dotyczy pól generowanych przez zmieniające się pola magnetyczne, ponieważ zawsze tworzą one zamknięte pętle. Zatem nie ma strumienia netto przez zamkniętą powierzchnię, ponieważ liczba linii pola wchodzących i wychodzących jest taka sama.

Pomimo różnic eksperymenty pokazują, że wywierają one ten sam rodzaj siły, siłę Lorentza, na ładunki testowe. Co więcej, siły te podlegają zasadzie superpozycji. W związku z tym pola również podlegają zasadzie superpozycji. Dlatego są one dodawane wektorowo i nazywane po prostu polami elektrycznymi.

Rozróżnienie między konserwatywnym (elektrostatycznym) i niezachowawczym polem elektrycznym jest ważne tylko w określonych przypadkach, na przykład wewnątrz idealnej cewki indukcyjnej.

Natura fascynuje nas swoją prostotą, ponieważ pola wytwarzane przez różne mechanizmy nie musiały wywierać tego samego rodzaju siły Lorentza i sumować się wektorowo. Ta sama prostota dotyczy również pól magnetycznych.

Prądy stałe wytwarzają pola magnetyczne zgodne z prawem Ampera. Jednakże zmieniające się pola elektryczne wytwarzają również pola magnetyczne, ponieważ pole to wywiera tę samą siłę Lorentza na poruszający się ładunek testowy i sumuje się wektorowo z polem wytwarzanym przez prądy stałe. Ta obserwacja uzasadnia nazwanie ich obydwoma polami magnetycznymi.