Camps de partícules carregades, camps electromagnètics i electrostàtics i els seus components
Les partícules i els camps són dos tipus de matèria. Un tret característic de la interacció de les partícules és que no té lloc en el seu contacte directe, sinó a una certa distància entre elles.
Això es deu al fet que les partícules estan relacionades amb el camp que les envolta i determina la interacció entre elles. Així, les partícules interaccionen a través dels seus camps.
Els camps es distribueixen a l'espai, a diferència de les partícules discretes, de manera contínua. Algunes interaccions són de naturalesa dual. Així, per exemple, un camp electromagnètic que es propaga per l'espai en forma d'ones es detecta simultàniament en forma de partícules discretes: fotons.
A la natura, hi ha camps de diversos tipus: gravitacionals (gravitatoris), magnetostàtics, electrostàtics, nuclears, etc. Cada camp es caracteritza per propietats distintives i inherents.
Entre dos tipus de matèria —partícules i camps— hi ha una connexió interna, que es manifesta principalment en el fet que qualsevol canvi en l'estat de les partícules es reflecteix directament en el camp (i per contra, qualsevol canvi en el camp afecta les partícules). ), així com en presència de propietats generals: massa, energia, moment o moment, etc.
A més, les partícules es poden convertir en un camp, i el camp en les mateixes partícules. Tot això demostra que matèria i camp són dos tipus de matèria.
A més, hi ha una diferència entre camps i partícules, que ens permet considerar-los com a diferents tipus de matèria.
Aquesta diferència consisteix en el fet que les partícules elementals són discretes i ocupen un cert volum, són impermeables a altres partícules: el mateix volum no pot ser ocupat per diferents cossos i partícules. Els camps són continus i tenen una alta permeabilitat: camps de diferents tipus es poden localitzar simultàniament en un mateix volum d'espai.
Les partícules i els cossos es poden moure a l'espai sota la influència de forces externes, accelerades o alentides, és a dir, la velocitat de moviment de les partícules a l'espai pot ser diferent. Els camps es propaguen per l'espai a la mateixa velocitat, per exemple en el buit, a una velocitat igual a la velocitat de la llum.
Com que les partícules i els camps estan estretament relacionats entre si i constitueixen un tot, és impossible establir un límit exacte entre una partícula i el seu camp a l'espai.
Tanmateix, és possible especificar una regió molt petita de l'espai en què es manifesten les propietats d'una partícula discreta. En aquest sentit, condicionalment és possible determinar les dimensions partícules elementals… A l'espai fora de la regió especificada, es pot suposar que només hi ha un camp associat a una partícula elemental.
El camp electromagnètic i els seus components
En enginyeria elèctrica es considera un camp que és causat pel moviment de partícules que porten càrregues elèctriques… Aquest camp s'anomena electromagnètic. Els fenòmens associats a la propagació d'aquest camp s'anomenen fenòmens electromagnètics.
Els electrons que circulen en un àtom al voltant d'un nucli interactuen amb els protons a través d'un camp elèctric, alhora que el seu moviment és equivalent a un corrent elèctric, que, com mostra l'experiència, sempre està associat a la presència d'un camp magnètic.
Per tant, el camp a través del qual les partícules elementals de l'àtom interactuen entre si, és a dir, el camp electromagnètic, consta de dos camps: elèctric i magnètic. Aquests camps estan interconnectats i inseparables entre si.
Externament, el camp electromagnètic sota examen macroscòpic es manifesta en alguns casos en forma de camp estacionari i en altres casos en forma de camp altern.
En l'estat estacionari dels àtoms d'una determinada substància, tant el camp elèctric (en aquest cas el camp dels àtoms està completament connectat amb càrregues iguals de diferents signes) com el camp magnètic (a causa de l'orientació caòtica de les òrbites d'electrons) en l'espai exterior no es detecta.
Tanmateix, si es pertorba l'equilibri de l'àtom (es forma un ió, el moviment dirigit se superposa al moviment caòtic, els corrents elementals de substàncies magnètiques s'orienten en una direcció, etc.), aleshores es pot detectar el camp fora d'aquesta substància.A més, si l'estat especificat es manté sense canvis, les característiques del camp tenen un valor que és constant al llarg del temps. Aquest camp s'anomena camp estacionari.
El camp estacionari durant l'examen macroscòpic en diversos casos es presenta en forma d'un sol component: ja sigui en forma de camp elèctric (per exemple, el camp de cossos carregats estacionaris), o en forma de camp magnètic (per exemple, el camp dels imants permanents).
Els components d'un camp electromagnètic estacionari són inseparables de les partícules carregades en moviment: el component elèctric s'associa amb les càrregues elèctriques i el component magnètic acompanya (envolta) les partícules carregades en moviment.
Un camp electromagnètic variable es forma com a resultat del moviment canviant o oscil·lant de partícules carregades, sistemes o components de camps estacionaris. Una característica d'un camp d'alta freqüència és que després d'haver sorgit (després de ser emès des d'una font), es separa de la font i entra a l'entorn en forma d'ones.
El component elèctric d'aquest camp existeix en estat lliure, separat de les partícules materials i té un caràcter de vòrtex. El mateix camp és el component magnètic: també existeix en estat lliure, no associat a càrregues en moviment (ni corrent elèctric). Tanmateix, tots dos camps representen un tot inseparable i en el procés de moviment a l'espai es transformen constantment l'un en l'altre.
El camp electromagnètic variable es detecta per l'impacte sobre partícules i sistemes situats en el camí de la seva propagació, que es poden establir en moviment oscil·lant, així com per mitjà d'aparells que converteixen l'energia del camp electromagnètic en energia d'un altre tipus. (per exemple, tèrmica).
Un cas especial és l'acció d'aquest camp sobre els òrgans visuals dels éssers vius (la llum són ones electromagnètiques).
Components del camp electromagnètic - camps elèctrics i magnètics van ser descoberts i estudiats abans que el camp electromagnètic, i independentment els uns dels altres: llavors no es va descobrir cap connexió entre ells. Això va fer que ambdues àrees fossin considerades independents.
Les consideracions teòriques, després confirmades per experiments, mostren que hi ha una connexió inextricable entre els camps elèctrics i magnètics, i qualsevol fenomen elèctric o magnètic sempre resulta ser electromagnètic.
Vegeu també: Camp elèctric i magnètic: quines són les diferències?
Camp electrostàtic
Només es detecta un camp elèctric en el buit o en un medi dielèctric al voltant de cossos aïllats que es troben estacionaris respecte de l'observador amb un excés inalterable en l'espai i el temps (en sentit macroscòpic) de càrregues elèctriques del mateix signe obtingudes durant la ionització dels àtoms ( com a resultat de l'aspecte de l'electrificació - Electrificació de cossos, interacció de càrregues).Aquest camp s'anomena electrostàtic.
Un camp electrostàtic és un tipus de camp elèctric estacionari i es diferencia d'ell en què les partícules carregades elementals que causen el camp electrostàtic només es troben en moviment caòtic, mentre que el camp estacionari està determinat pel moviment dirigit dels electrons superposats al moviment caòtic.
En aquest camp, la constància de les característiques es deu a la reproducció contínua de la distribució de càrregues en el camp (procés d'equilibri).
En un camp electrostàtic, l'acció general d'un gran nombre de partícules de càrrega única en moviment caòtic continu en diferents direccions es percep fora d'un cos carregat com un camp amb una càrrega elèctrica del mateix signe que no canvia amb el temps.
L'efecte del component magnètic en el camp electrostàtic es neutralitza mútuament a causa del moviment caòtic dels portadors de càrrega a l'espai exterior i, per tant, no es detecta.
Una característica distintiva del camp electrostàtic és la presència de cossos font i drenatge, als quals se'ls donen càrregues excessives de diferents signes (cossos des dels quals sembla fluir aquest camp i als quals flueix).
El camp electrostàtic i els cossos electrificats, que són fonts i embornals del camp, són inseparables entre si, representant una entitat física.
En això, el camp electrostàtic difereix del component elèctric del camp electromagnètic altern, que, existint en estat lliure, té un caràcter de vòrtex, no té font ni drenatge.
No es gasta energia per mantenir aquest estat del camp electrostàtic. Només és necessari quan s'estableix aquest camp (es necessita energia per emetre contínuament un camp electromagnètic).
Un camp electrostàtic es pot detectar per la força mecànica que actua sobre cossos carregats estacionaris col·locats en aquest camp, així com per induir o dirigir càrregues electrostàtiques sobre cossos metàl·lics estacionaris i per polarització de cossos dielèctrics estacionaris col·locats en aquest camp.
Vegeu també:
Característiques del camp elèctric