30.17
Przypomnijmy sobie prawo Gaussa dla pól elektrycznych wytwarzanych przez ładunki i prawo Faradaya dla pól elektrycznych wytwarzanych przez zmienny w czasie strumień magnetyczny.
Ponieważ pierwsza z nich jest zgodna z prawem Gaussa, jej całka w zamkniętej pętli wynosi zero; jest to pole konserwatywne. Jednak używając prawa Faradaya, ta ostatnia dziedzina nie jest konserwatywna.
Co więcej, ponieważ zawsze tworzy zamkniętą pętlę, jego strumień przez dowolną zamkniętą powierzchnię wynosi zero. W ten sposób jest nieposłuszny prawu Gaussa.
Poruszające się ładunki lub prądy stałe wytwarzają pola magnetyczne, które są zgodne z prawem Ampère'a. Jednak zmienny w czasie strumień elektryczny powoduje powstawanie pól magnetycznych, które nie są zgodne z prawem Ampère'a.
Przypomnij sobie cel badania elektromagnetyzmu: oblicz siłę działającą na ładunek testowy, aby za pomocą drugiej zasady dynamiki Newtona można było określić jego trajektorię.
Eksperymenty wykazują, że konserwatywne i niekonserwatywne pola elektryczne oraz prawo Ampère'a posłuszne i nieposłuszne polom magnetycznym powodują powstanie tego samego rodzaju siły Lorentza na ładunek testowy. Co więcej, stwierdzono, że dodają wektorowo.
W związku z tym są one dodawane do siebie i nazywane po prostu polami elektrycznymi i magnetycznymi.
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.
Przypomnijmy sobie prawo Gaussa dla pól elektrycznych wytwarzanych przez ładunki i prawo Faradaya dla pól elektrycznych wytwarzanych przez zmienny w czasie strumień magnetyczny.
Ponieważ pierwsza z nich jest zgodna z prawem Gaussa, jej całka w zamkniętej pętli wynosi zero; jest to pole konserwatywne. Jednak używając prawa Faradaya, ta ostatnia dziedzina nie jest konserwatywna.
Co więcej, ponieważ zawsze tworzy zamkniętą pętlę, jego strumień przez dowolną zamkniętą powierzchnię wynosi zero. W ten sposób jest nieposłuszny prawu Gaussa.
Poruszające się ładunki lub prądy stałe wytwarzają pola magnetyczne, które są zgodne z prawem Ampère'a. Jednak zmienny w czasie strumień elektryczny powoduje powstawanie pól magnetycznych, które nie są zgodne z prawem Ampère'a.
Przypomnij sobie cel badania elektromagnetyzmu: oblicz siłę działającą na ładunek testowy, aby za pomocą drugiej zasady dynamiki Newtona można było określić jego trajektorię.
Eksperymenty wykazują, że konserwatywne i niekonserwatywne pola elektryczne oraz prawo Ampère'a posłuszne i nieposłuszne polom magnetycznym powodują powstanie tego samego rodzaju siły Lorentza na ładunek testowy. Co więcej, stwierdzono, że dodają wektorowo.
W związku z tym są one dodawane do siebie i nazywane po prostu polami elektrycznymi i magnetycznymi.
From Chapter 30:
Now Playing
Electromagnetic Induction
1.8K Views
Electromagnetic Induction
5.3K Views
Electromagnetic Induction
1.6K Views
Electromagnetic Induction
1.7K Views
Electromagnetic Induction
3.0K Views
Electromagnetic Induction
1.4K Views
Electromagnetic Induction
2.1K Views
Electromagnetic Induction
1.8K Views
Electromagnetic Induction
5.7K Views
Electromagnetic Induction
6.3K Views
Electromagnetic Induction
3.5K Views
Electromagnetic Induction
4.2K Views
Electromagnetic Induction
4.1K Views
Electromagnetic Induction
2.9K Views
Electromagnetic Induction
3.0K Views
See More