Uzlādētu daļiņu lauki, elektromagnētiskie un elektrostatiskie lauki un to sastāvdaļas
Daļiņas un lauki ir divu veidu vielas. Daļiņu mijiedarbības raksturīga iezīme ir tā, ka tā notiek nevis to tiešā saskarē, bet gan noteiktā attālumā starp tām.
Tas ir saistīts ar faktu, ka daļiņas ir saistītas ar lauku, kas tās ieskauj, un nosaka mijiedarbību starp tām. Tādējādi daļiņas mijiedarbojas caur saviem laukiem.
Lauki telpā tiek sadalīti, atšķirībā no diskrētām daļiņām, nepārtraukti. Dažām mijiedarbībām ir duāls raksturs. Tā, piemēram, elektromagnētiskais lauks, kas izplatās telpā viļņu veidā, tiek atklāts vienlaikus diskrētu daļiņu - fotonu veidā.
Dabā ir dažāda veida lauki: gravitācijas (gravitācijas), magnetostatiskie, elektrostatiskie, kodolieroči utt. Katrai jomai ir raksturīgas atšķirīgas, raksturīgas īpašības.
Starp diviem matērijas veidiem — daļiņām un laukiem — pastāv iekšēja saikne, kas izpaužas galvenokārt tajā apstāklī, ka jebkuras daļiņu stāvokļa izmaiņas tieši atspoguļojas laukā (un otrādi, jebkuras izmaiņas laukā ietekmē daļiņas ), kā arī vispārīgu īpašību klātbūtnē: masa, enerģija, impulss vai impulss utt.
Arī daļiņas var pārvērsties par lauku, un lauks par tām pašām daļiņām. Tas viss parāda, ka matērija un lauks ir divu veidu matērija.
Turklāt ir atšķirība starp laukiem un daļiņām, kas ļauj tos uzskatīt par dažādiem matērijas veidiem.
Šī atšķirība ir tāda, ka elementārdaļiņas ir diskrētas un aizņem noteiktu tilpumu, tās ir necaurlaidīgas pret citām daļiņām: vienu un to pašu tilpumu nevar aizņemt dažādi ķermeņi un daļiņas. Lauki ir nepārtraukti un tiem ir augsta caurlaidība: vienā un tajā pašā telpas tilpumā vienlaikus var atrasties dažāda veida lauki.
Daļiņas un ķermeņi var pārvietoties telpā ārējo spēku ietekmē, paātrināti vai palēnināti, tas ir, daļiņu kustības ātrums telpā var būt atšķirīgs. Lauki izplatās telpā ar tādu pašu ātrumu, piemēram, vakuumā - ar ātrumu, kas vienāds ar gaismas ātrumu.
Tā kā daļiņas un lauki ir cieši saistīti viens ar otru un veido veselumu, nav iespējams noteikt precīzu robežu starp daļiņu un tās lauku telpā.
Tomēr ir iespējams norādīt ļoti mazu telpas apgabalu, kurā izpaužas diskrētas daļiņas īpašības. Šajā ziņā nosacīti ir iespējams noteikt izmērus elementārdaļiņas… Telpā ārpus noteiktā apgabala var pieņemt, ka ir tikai lauks, kas saistīts ar elementārdaļiņu.
Elektromagnētiskais lauks un tā sastāvdaļas
Elektrotehnikā tiek uzskatīts lauks, ko izraisa nesošo daļiņu kustība elektriskie lādiņi… Šādu lauku sauc par elektromagnētisko. Parādības, kas saistītas ar šī lauka izplatīšanos, sauc par elektromagnētiskajām parādībām.
Elektroni, kas cirkulē atomā ap kodolu, mijiedarbojas ar protoniem caur elektrisko lauku, tajā pašā laikā to kustība ir līdzvērtīga elektriskajai strāvai, kas, kā rāda pieredze, vienmēr ir saistīta ar magnētiskā lauka klātbūtni.
Tāpēc lauks, caur kuru atoma elementārdaļiņas mijiedarbojas savā starpā, tas ir, elektromagnētiskais lauks, sastāv no diviem laukiem: elektriskā un magnētiskā. Šie lauki ir savstarpēji saistīti un nav atdalāmi viens no otra.
Ārēji elektromagnētiskais lauks makroskopiskā izmeklēšanā dažos gadījumos izpaužas kā stacionārs lauks, bet citos gadījumos - mainīga lauka formā.
Dotās vielas atomu stacionārā stāvoklī gan elektriskais lauks (šajā gadījumā lauks atomos ir pilnībā saistīts ar vienādiem dažādu zīmju lādiņiem), gan magnētiskais lauks (elektronu orbītu haotiskās orientācijas dēļ) kosmoss netiek atklāts.
Savukārt, ja atomā tiek izjaukts līdzsvars (veidojas jons, virzīta kustība tiek uzklāta uz haotisku kustību, magnētisko vielu elementārās strāvas ir orientētas vienā virzienā utt.), tad ārpus šīs vielas var konstatēt lauku.Turklāt, ja norādītais stāvoklis tiek saglabāts nemainīgs, lauka raksturlielumiem ir vērtība, kas laika gaitā ir nemainīga. Šādu lauku sauc par stacionāru lauku.
Stacionārais lauks makroskopiskās izmeklēšanas laikā vairākos gadījumos notiek tikai viena komponenta veidā: vai nu elektriskā lauka veidā (piemēram, stacionāru lādētu ķermeņu lauks), vai magnētiskā lauka veidā (piemēram, piemēram, pastāvīgo magnētu lauks).
Stacionāra elektromagnētiskā lauka sastāvdaļas nav atdalāmas no kustīgām lādētām daļiņām: elektriskā sastāvdaļa ir saistīta ar elektriskajiem lādiņiem, un magnētiskā sastāvdaļa pavada (apņem) kustīgās lādētās daļiņas.
Mainīgs elektromagnētiskais lauks veidojas lādētu daļiņu, sistēmu vai stacionāru lauku sastāvdaļu mainīgas vai svārstīgas kustības rezultātā. Šāda augstfrekvences lauka īpašība ir tāda, ka pēc tā rašanās (pēc izstarošanas no avota) tas tiek atdalīts no avota un viļņu veidā nonāk vidē.
Šī lauka elektriskā sastāvdaļa pastāv brīvā stāvoklī, atdalīta no materiāla daļiņām un tai ir virpuļveida raksturs. Tas pats lauks ir magnētiskais komponents: tas pastāv arī brīvā stāvoklī, kas nav saistīts ar kustīgiem lādiņiem (vai elektrisko strāvu). Tomēr abi lauki pārstāv nedalāmu veselumu un kustības procesā telpā nemitīgi pārtop viens otrā.
Mainīgo elektromagnētisko lauku nosaka pēc ietekmes uz daļiņām un sistēmām, kas atrodas tā izplatīšanās ceļā un kuras var iestatīt svārstīgā kustībā, kā arī ar ierīcēm, kas elektromagnētiskā lauka enerģiju pārvērš cita veida enerģijā. (piemēram, termiski).
Īpašs gadījums ir šī lauka iedarbība uz dzīvo būtņu redzes orgāniem (gaisma ir elektromagnētiskie viļņi).
Elektromagnētiskā lauka sastāvdaļas - elektriskie un magnētiskie lauki tika atklāti un pētīti pirms elektromagnētiskā lauka, un neatkarīgi viens no otra: tad starp tiem netika atklāta nekāda saikne. Tas noveda pie tā, ka abas jomas tika uzskatītas par neatkarīgām.
Teorētiskie apsvērumi, ko pēc tam apstiprina eksperiments, liecina, ka starp elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem pastāv nesaraujama saikne, un jebkura elektriskā vai magnētiskā parādība vienmēr izrādās elektromagnētiska.
Skatīt arī: Elektriskais un magnētiskais lauks: kādas ir atšķirības?
Elektrostatiskais lauks
Vakuumā vai dielektriskā vidē ap izolētiem ķermeņiem, kas ir nekustīgi attiecībā pret novērotāju, tiek atklāts tikai elektriskais lauks ar telpā un laikā nemainīgu (makroskopiskā nozīmē) tādas pašas zīmes elektrisko lādiņu pārpalikumu, kas iegūts atomu jonizācijas laikā ( elektrifikācijas izskata rezultātā - Ķermeņu elektrifikācija, lādiņu mijiedarbība).Šādu lauku sauc par elektrostatisko.
Elektrostatiskais lauks ir stacionāra elektriskā lauka veids un atšķiras no tā ar to, ka elementāri uzlādētās daļiņas, kas izraisa elektrostatisko lauku, atrodas tikai haotiskā kustībā, savukārt stacionāro lauku nosaka elektronu virzīta kustība, kas uzlikta haotiskajai kustībai.
Šajā laukā raksturlielumu noturība ir saistīta ar nepārtrauktu lādiņu sadalījuma reproducēšanu laukā (līdzsvara process).
Elektrostatiskajā laukā liela skaita unikāli uzlādētu daļiņu vispārējā darbība nepārtrauktā haotiskā kustībā dažādos virzienos ārpus lādēta ķermeņa tiek uztverta kā lauks ar tādas pašas zīmes elektrisko lādiņu, kas laika gaitā nemainās.
Magnētiskā komponenta ietekme elektrostatiskajā laukā tiek savstarpēji neitralizēta lādiņnesēju haotiskās kustības dēļ kosmosā un tāpēc netiek konstatēta.
Atšķirīga elektrostatiskā lauka iezīme ir avota un drenāžas ķermeņu klātbūtne, kuriem tiek piešķirti dažādu zīmju liekie lādiņi (ķermeņi, no kuriem šķiet, ka šis lauks plūst un kurā tas ieplūst).
Elektrostatiskais lauks un elektrificētie ķermeņi, kas ir lauka avoti un izlietnes, ir neatdalāmi viens no otra, pārstāvot vienu fizisku vienību.
Ar to elektrostatiskais lauks atšķiras no mainīgā elektromagnētiskā lauka elektriskās sastāvdaļas, kurai, pastāvot brīvā stāvoklī, ir virpuļveida raksturs, nav avota un aizplūšanas.
Enerģija netiek tērēta, lai uzturētu šo elektrostatiskā lauka stāvokli. Tas ir nepieciešams tikai tad, kad šis lauks ir izveidots (ir nepieciešama enerģija, lai nepārtraukti izstarotu elektromagnētisko lauku).
Elektrostatisko lauku var noteikt ar mehānisko spēku, kas iedarbojas uz šajā laukā novietotiem stacionāriem lādētiem ķermeņiem, kā arī inducējot vai novirzot elektrostatiskos lādiņus uz stacionāriem metāliskiem ķermeņiem un polarizējot šajā laukā novietotos stacionāros dielektriskos ķermeņus.
Skatīt arī: