Elektromagneta kampo
Elektromagneta kampo - fizika kampo, stato de spaco en kiu sur fizika objekto havanta elektran ŝargon agas forto. Elektromagneta kampo konsistas de du kampoj elektra kampo kaj magneta kampo (unue oni malkovris kaj studis ĉiun sendepende). Ĉi tiuj kampoj estas kunplektata kaj percepto ilin dependas de observanto. Reciproka rilato de kampoj priskirbas ekvacioj de Maxwell. Ecoj de elektromagneta kampo, kaj ĝia ago kun materio studas elektrodinamiko. En kvanta meĥaniko elektromagneta kampo estas kiel virtualaj fotonoj
Forto de kampo |
Forto, kiu agas sur elektra ŝargo en elektromagneta kampo priskribas forto de Lorentz:]:
- F=q(E+v×B),{displaystyle mathbf {F} =q(mathbf {E} +mathbf {v} times mathbf {B} ),}
kaj:
F - forto (en neŭtonoj)
E – intenso de elektra kampo (en voltoj / metro)
B - magneta indukdenso (en tesloj)
q – elektra ŝargo de objekto (en kulomboj)
v – rapido de objekto (en metroj / sekundo)- × - Vektora produto.
Forto kiu kaŭzas magneta kampo estas orta al rapideca vektoro v', tial ĝi ne modifas energion de objekto. Nur elektra kampo kaŭzas modifon de energio (faras laboron laŭ distanco s{displaystyle mathbf {s} }) :
- ΔE=W=F⋅s=qE⋅s{displaystyle Delta E=W=mathbf {F} cdot mathbf {s} =qmathbf {E} cdot mathbf {s} }
Superan formulon oni povas involui en formulo de povumo kiu estas farata per elektra kampo:
- P=qE⋅v{displaystyle P=qmathbf {E} cdot mathbf {v} }
Ecoj de kampo |
Ecoj de elektromagneta kampo efikas el ekvacioj de Maxwell:
- Fonto de elektra kampo estas elektraj ŝargoj
- Nagneta kampo ne havas siajn fontoj (do ne ekzistas magnetaj ŝargoj)
- Alterna magneta kampo kaŭzas rotacian elektran kampon.
- Movaĝanta elektra ŝargo (ekz. elektra kurento ) kaj alterna elektra kampo kaŭzas rotacian magnetan kampon
El 1 eco rezultas, ke elektra kapo kiu estas el elektra ŝargo estas potenciala.
Transformoj de kampo |
Elektra kaj magneta kampo modifiĝas kiam referenca sistemo estas ŝanĝata.
Ĝenerale ekvacioj de transformo de elektra kaj magneta kampoj dum transloko el sistemo al sitemo kun rapideco v→{displaystyle {vec {v}}} priskribas ekvacioj:
- E→′=γ(E→+v→×B→)−(γ−1v2)(E→⋅v→)v→{displaystyle {vec {E}}'=gamma left({vec {E}}+{vec {v}}times {vec {B}}right)-left({frac {gamma -1}{v^{2}}}right)({vec {E}}cdot {vec {v}}){vec {v}}}
- B→′=γ(B→−v→×E→c2)−(γ−1v2)(B→⋅v→)v→{displaystyle {vec {B}}'=gamma left({vec {B}}-{frac {{vec {v}}times {vec {E}}}{c^{2}}}right)-left({frac {gamma -1}{v^{2}}}right)({vec {B}}cdot {vec {v}}){vec {v}}}
Por movado kun rapideco v laŭlonge akson x:
- Ex′=Ex{displaystyle displaystyle E'_{x}=E_{x}}
- Ey′=γ(Ey−vBz){displaystyle E'_{y}=gamma left(E_{y}-vB_{z}right)}
- Ez′=γ(Ez+vBy){displaystyle E'_{z}=gamma left(E_{z}+vB_{y}right)}
- Bx′=Bx{displaystyle displaystyle B'_{x}=B_{x}}
- By′=γ(By+vc2Ez){displaystyle B'_{y}=gamma left(B_{y}+{frac {v}{c^{2}}}E_{z}right)}
- Bz′=γ(Bz−vc2Ey){displaystyle B'_{z}=gamma left(B_{z}-{frac {v}{c^{2}}}E_{y}right)}
kaj:
γ - faktoro de Lorentz: γ≡11−β2kieβ=v/c{displaystyle gamma equiv {frac {1}{sqrt {1-beta ^{2}}}},mathrm {kie} ,beta =v/c},- c - lumrapideco.
Konkludo:
Se en elekta referenca sistemo estas nur elektra kampo, en referenca sistemo kiu moviĝas kun rapideco v ekzistas magneta kampo kun indukdenso:
- B→′=−γv→×E→c2.{displaystyle {vec {B}}'=-gamma {frac {{vec {v}}times {vec {E}}}{c^{2}}},.}