Medan Listrik dan Magnet: Apa Bedanya?

Istilah "ladang" dalam bahasa Rusia berarti area yang sangat luas dengan komposisi seragam, misalnya gandum atau kentang.

Dalam fisika dan teknik elektro, digunakan untuk menggambarkan berbagai jenis materi, misalnya elektromagnetik, yang terdiri dari komponen listrik dan magnet.

Muatan listrik dikaitkan dengan bentuk materi ini. Saat diam, selalu ada medan listrik di sekitarnya, dan saat bergerak, medan magnet juga terbentuk.

Gagasan manusia tentang sifat medan listrik (lebih tepatnya, elektrostatis) dibentuk atas dasar studi eksperimental tentang sifat-sifatnya, karena masih belum ada metode penelitian lain. Dengan metode ini ditemukan bahwa ia bekerja pada muatan listrik yang bergerak dan / atau diam dengan gaya tertentu. Dengan mengukur nilainya, karakteristik operasional utama dievaluasi.

Medan listrik

Terbentuk:

• di sekitar muatan listrik (benda atau partikel);

• dengan perubahan medan magnet, seperti yang terjadi selama gerakan gelombang elektromagnetik. 

Itu digambarkan dengan garis-garis gaya, yang biasanya ditunjukkan sebagai berasal dari muatan positif dan berakhir pada muatan negatif. Muatan dengan demikian merupakan sumber medan listrik. Dengan menindaklanjutinya, Anda dapat:

• mengidentifikasi keberadaan bidang;

• masukkan nilai yang dikalibrasi untuk mengukur nilainya.

Untuk penggunaan praktis, karakteristik daya disebut tegangan, yang diperkirakan dengan aksi pada satu muatan dengan tanda positif.

Medan gaya

Bertindak pada:

• benda-benda listrik dan muatan-muatan yang bergerak dengan usaha tertentu;

• momen magnetik tanpa mempertimbangkan keadaan geraknya.

Medan magnet dibuat:

• lewatnya arus partikel bermuatan;

• dengan menjumlahkan momen magnetik elektron di dalam atom atau partikel lain;

• dengan perubahan sementara dalam medan listrik.

Itu juga digambarkan dengan garis-garis gaya, tetapi ditutup di sepanjang kontur, tidak memiliki awal dan akhir, tidak seperti yang listrik.

Interaksi medan listrik dan magnet

Pembenaran teoretis dan matematis pertama dari proses yang terjadi di medan elektromagnetik dilakukan oleh James Clerk Maxwell. Dia mempresentasikan sistem persamaan bentuk diferensial dan integral di mana dia menunjukkan hubungan medan elektromagnetik dengan muatan listrik dan arus yang mengalir dalam media kontinu atau ruang hampa.

Dalam karyanya ia menggunakan hukum:

• Ampere, menggambarkan aliran arus melalui kawat dan penciptaan induksi magnet di sekitarnya;

• Faraday, menjelaskan terjadinya arus listrik dari aksi medan magnet bolak-balik pada konduktor tertutup.

Karya Maxwell menentukan hubungan yang tepat antara manifestasi medan listrik dan magnet tergantung pada muatan yang didistribusikan di ruang angkasa.

Banyak waktu telah berlalu sejak penerbitan karya Maxwell. Para ilmuwan terus-menerus mempelajari manifestasi fakta eksperimental antara medan listrik dan medan magnet, tetapi bahkan sekarang pun sulit untuk menetapkan sifatnya. Hasilnya terbatas pada aplikasi praktis murni dari fenomena yang sedang dipertimbangkan.

Ini dijelaskan oleh fakta bahwa dengan tingkat pengetahuan kita, kita hanya dapat membangun hipotesis, karena untuk saat ini kita hanya dapat mengasumsikan sesuatu, karena alam memiliki sifat yang tidak ada habisnya yang masih perlu dipelajari banyak dan dalam waktu yang lama.

Karakteristik komparatif medan listrik dan magnet

Sumber pendidikan

Hubungan timbal balik antara medan listrik dan magnet membantu untuk memahami fakta yang jelas: keduanya tidak terisolasi, tetapi terhubung, tetapi dapat bermanifestasi dengan cara yang berbeda, mewakili satu kesatuan - medan elektromagnetik.

Jika kita membayangkan bahwa medan muatan listrik yang tidak homogen tercipta dari luar angkasa di beberapa titik, yang relatif diam terhadap permukaan bumi, maka tidak akan berhasil untuk menentukan medan magnet di sekitarnya saat diam.

Jika pengamat mulai bergerak relatif terhadap muatan ini, maka medan akan mulai berubah dalam waktu, dan komponen listrik sudah membentuk magnet, yang dapat dilihat oleh peneliti tetap dengan alat ukurnya.

Demikian pula, fenomena ini akan terjadi ketika magnet stasioner ditempatkan pada suatu permukaan, menciptakan medan magnet. Saat pengamat mulai bergerak ke arahnya, ia akan mendeteksi munculnya arus listrik.Proses ini menggambarkan fenomena induksi elektromagnetik.

Oleh karena itu, tidak masuk akal untuk mengatakan bahwa pada titik yang ditinjau di ruang angkasa hanya ada satu dari dua medan: listrik atau magnet. Pertanyaan ini harus ditanyakan dalam kaitannya dengan kerangka acuan:

• tidak bergerak;

• Bergerak.

Dengan kata lain, kerangka acuan memengaruhi manifestasi medan listrik dan magnet dengan cara yang sama seperti melihat lanskap melalui filter warna yang berbeda. Perubahan warna kaca memengaruhi persepsi kita tentang gambaran keseluruhan, tetapi meskipun kita mengambil sebagai dasar cahaya alami yang diciptakan oleh lewatnya sinar matahari melalui atmosfer udara, itu tidak akan memberikan gambaran yang sebenarnya secara keseluruhan, itu akan mendistorsinya.

Ini berarti bahwa kerangka acuan adalah salah satu cara untuk mempelajari medan elektromagnetik, memungkinkan untuk menilai sifat-sifatnya, konfigurasinya. Tapi itu tidak terlalu penting.

Indikator medan elektromagnetik

Medan listrik

Badan bermuatan listrik digunakan sebagai indikator yang menunjukkan keberadaan medan di lokasi tertentu di ruang angkasa. Mereka dapat menggunakan potongan kertas kecil yang dialiri listrik, bola, lengan baju, "sultan" untuk mengamati komponen listrik.

Mari kita perhatikan contoh di mana dua bola indikator ditempatkan dalam suspensi bebas di kedua sisi dielektrik datar yang dialiri listrik. Mereka akan sama-sama tertarik ke permukaannya dan akan memanjang dalam satu garis.

Pada tahap kedua, kami menempatkan pelat logam datar di antara salah satu bola dan dielektrik yang dialiri listrik. Ini tidak akan mengubah gaya yang bekerja pada indikator. Bola tidak akan mengubah posisinya.

Tahap ketiga dari percobaan terkait dengan pembumian lembaran logam. Segera setelah ini terjadi, bola indikator yang terletak di antara dielektrik yang dialiri listrik dan logam yang diarde akan mengubah posisinya, mengubah arahnya menjadi vertikal. Itu akan berhenti tertarik ke piring dan hanya akan tunduk pada gaya gravitasi gravitasi.

Pengalaman ini menunjukkan bahwa pelindung logam yang diarde memblokir perambatan garis medan listrik.

Medan gaya

Dalam hal ini, indikatornya dapat berupa:

• pengajuan baja;

• loop tertutup di mana arus listrik mengalir;

• jarum magnet (contoh kompas).

Prinsip distribusi serutan baja di sepanjang garis gaya magnet adalah yang paling umum. Ini juga termasuk dalam pengoperasian jarum magnet, yang, untuk mengurangi oposisi gaya gesek, dipasang pada titik yang tajam dan dengan demikian menerima kebebasan rotasi tambahan.

Hukum yang menjelaskan interaksi medan dengan benda bermuatan

Medan listrik

Karya eksperimental Coulomb, yang dilakukan dengan muatan titik yang digantung pada seutas kuarsa tipis dan panjang, berfungsi untuk memperjelas gambaran proses yang terjadi di medan listrik.

Ketika sebuah bola bermuatan dibawa ke dekat mereka, yang terakhir mempengaruhi posisi mereka, memaksa mereka menyimpang dengan jumlah tertentu. Nilai ini ditetapkan pada tombol skala perangkat yang dirancang khusus.

Dengan cara ini, gaya aksi timbal balik antara muatan listrik, yang disebut listrik, interaksi Coulomb… Mereka dijelaskan oleh rumus matematika yang memungkinkan perhitungan awal dari perangkat yang dirancang.

Medan magnet

Ini bekerja dengan baik di sini Hukum Ampere berdasarkan interaksi konduktor pembawa arus yang ditempatkan di dalam garis gaya magnet.

Aturan yang menggunakan susunan jari-jari tangan kiri berlaku untuk arah gaya yang bekerja pada kawat pembawa arus. Keempat jari yang disatukan harus diposisikan searah arus, dan garis gaya medan magnet harus masuk ke telapak tangan. Kemudian ibu jari yang menonjol akan menunjukkan arah gaya yang diinginkan.

Grafis penerbangan

Garis gaya digunakan untuk menunjukkannya pada bidang gambar.

Medan listrik

Untuk menunjukkan garis tegangan dalam situasi ini, medan potensial digunakan ketika ada muatan stasioner. Garis gaya keluar dari muatan positif dan menuju negatif.

Contoh pemodelan medan listrik adalah varian penempatan kristal kina dalam minyak. Metode yang lebih modern adalah penggunaan program komputer desainer grafis.

Mereka memungkinkan Anda membuat gambar permukaan ekipotensial, memperkirakan nilai numerik medan listrik, dan menganalisis berbagai situasi.

Medan magnet

Untuk kejelasan tampilan yang lebih besar, mereka menggunakan karakteristik garis dari bidang pusaran saat ditutup oleh satu lingkaran. Contoh di atas dengan file baja dengan jelas menggambarkan fenomena ini.

Karakteristik kekuatan

Merupakan kebiasaan untuk menyatakannya sebagai besaran vektor yang memiliki:

• tindakan tertentu;

• nilai gaya dihitung dengan rumus yang sesuai.

Medan listrik

Vektor kuat medan listrik pada muatan satuan dapat direpresentasikan dalam bentuk gambar tiga dimensi.

Besarannya:

• diarahkan jauh dari pusat muatan;

• memiliki dimensi yang bergantung pada metode perhitungan;

• ditentukan oleh aksi non-kontak, yaitu, pada jarak, sebagai rasio gaya kerja terhadap muatan.

Medan magnet

Tegangan yang timbul pada kumparan dapat dilihat sebagai contoh pada gambar berikut.

Garis gaya magnet di dalamnya dari setiap belokan ke luar memiliki arah yang sama dan bertambah. Di dalam ruang belokan ke belokan, mereka diarahkan sebaliknya. Karena itu, medan internal melemah.

Besarnya tegangan dipengaruhi oleh :

• kekuatan arus yang melewati koil;

• jumlah dan kerapatan belitan, yang menentukan panjang aksial kumparan.

Arus yang lebih tinggi meningkatkan gaya gerak magnet. Juga, dalam dua kumparan dengan jumlah lilitan yang sama tetapi kerapatan lilitan berbeda, ketika arus yang sama mengalir, gaya ini akan lebih tinggi dimana lilitan lebih dekat.

Jadi, medan listrik dan magnet memiliki perbedaan yang pasti, tetapi keduanya merupakan komponen yang saling berhubungan dari satu hal yang sama, elektromagnetik.