Medan partikel bermuatan, medan elektromagnetik dan elektrostatik serta komponennya
Partikel dan medan adalah dua jenis materi. Ciri khas dari interaksi partikel adalah tidak terjadi dalam kontak langsungnya, tetapi pada jarak tertentu di antara mereka.
Ini disebabkan oleh fakta bahwa partikel terkait dengan bidang yang mengelilinginya dan menentukan interaksi di antara mereka. Dengan demikian, partikel berinteraksi melalui bidangnya.
Bidang didistribusikan dalam ruang, tidak seperti partikel diskrit, terus menerus. Beberapa interaksi bersifat ganda. Jadi, misalnya, medan elektromagnetik yang merambat melalui ruang dalam bentuk gelombang dideteksi secara bersamaan dalam bentuk partikel diskrit - foton.
Di alam, ada berbagai jenis bidang: gravitasi (gravitasi), magnetostatik, elektrostatik, nuklir, dll. Setiap bidang dicirikan oleh sifat-sifat yang khas dan melekat.
Antara dua jenis materi - partikel dan medan - ada hubungan internal, yang dimanifestasikan terutama dalam kenyataan bahwa setiap perubahan keadaan partikel secara langsung tercermin di lapangan (dan sebaliknya, setiap perubahan di medan mempengaruhi partikel. ), serta dengan adanya sifat umum: massa, energi, momentum atau momentum, dll.
Juga, partikel dapat berubah menjadi medan, dan medan menjadi partikel yang sama. Semua ini menunjukkan bahwa materi dan medan adalah dua jenis materi.
Selain itu, ada perbedaan antara medan dan partikel, yang memungkinkan kita untuk menganggapnya sebagai jenis materi yang berbeda.
Perbedaan ini terdiri dari fakta bahwa partikel elementer adalah diskrit dan menempati volume tertentu, mereka tidak dapat ditembus oleh partikel lain: volume yang sama tidak dapat ditempati oleh benda dan partikel yang berbeda. Medannya kontinu dan memiliki permeabilitas tinggi: medan dari berbagai jenis dapat ditempatkan secara bersamaan dalam volume ruang yang sama.
Partikel dan benda dapat bergerak di ruang angkasa di bawah pengaruh gaya eksternal, dipercepat atau diperlambat, yaitu kecepatan pergerakan partikel di ruang angkasa bisa berbeda. Medan merambat melalui ruang dengan kecepatan yang sama, misalnya dalam ruang hampa - dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan cahaya.
Karena partikel dan medan terkait erat satu sama lain dan merupakan satu kesatuan, tidak mungkin menetapkan batas yang tepat antara partikel dan medannya di ruang angkasa.
Namun, dimungkinkan untuk menentukan wilayah ruang yang sangat kecil di mana sifat-sifat partikel diskrit diwujudkan. Dalam pengertian ini, secara kondisional dimungkinkan untuk menentukan dimensi partikel elementer… Di ruang di luar wilayah yang ditentukan, dapat diasumsikan bahwa hanya ada bidang yang terkait dengan partikel elementer.
Medan elektromagnetik dan komponennya
Dalam teknik kelistrikan, medan dianggap disebabkan oleh pergerakan partikel pembawa muatan listrik… Medan seperti itu disebut elektromagnetik. Fenomena yang terkait dengan perambatan medan ini disebut fenomena elektromagnetik.
Elektron yang bersirkulasi dalam atom di sekitar inti berinteraksi dengan proton melalui medan listrik, sementara pada saat yang sama pergerakannya setara dengan arus listrik, yang, seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman, selalu dikaitkan dengan keberadaan medan magnet.
Oleh karena itu, medan yang dilalui partikel elementer atom berinteraksi satu sama lain, yaitu medan elektromagnetik, terdiri dari dua medan: listrik dan magnet. Bidang-bidang tersebut saling berhubungan dan tidak dapat dipisahkan satu sama lain.
Secara eksternal, medan elektromagnetik di bawah pemeriksaan makroskopik memanifestasikan dirinya dalam beberapa kasus dalam bentuk medan stasioner, dan dalam kasus lain dalam bentuk medan bolak-balik.
Dalam keadaan stasioner atom dari zat tertentu, baik medan listrik (dalam hal ini medan dalam atom sepenuhnya terhubung dengan muatan yang sama dari tanda yang berbeda) dan medan magnet (karena orientasi orbit elektron yang kacau) di luar angkasa tidak terdeteksi.
Namun, jika kesetimbangan dalam atom terganggu (ion terbentuk, gerakan terarah ditumpangkan pada gerakan kacau, arus dasar zat magnet berorientasi pada satu arah, dll.), Maka di luar zat ini medan dapat dideteksi.Selain itu, jika keadaan yang ditentukan dipertahankan tidak berubah, maka karakteristik bidang memiliki nilai yang konstan dari waktu ke waktu. Medan seperti itu disebut medan stasioner.
Medan stasioner selama pemeriksaan makroskopik dalam beberapa kasus terjadi hanya dalam bentuk satu komponen: baik dalam bentuk medan listrik (misalnya medan benda bermuatan stasioner), atau dalam bentuk medan magnet (untuk misalnya, bidang magnet permanen).
Komponen medan elektromagnetik stasioner tidak dapat dipisahkan dari partikel bermuatan yang bergerak: komponen listrik dikaitkan dengan muatan listrik, dan komponen magnetik menyertai (mengelilingi) partikel bermuatan yang bergerak.
Medan elektromagnetik variabel terbentuk sebagai akibat dari perubahan atau gerakan osilasi partikel bermuatan, sistem, atau konstituen medan stasioner. Ciri medan frekuensi tinggi tersebut adalah setelah muncul (setelah dipancarkan dari sumber), ia terpisah dari sumber dan memasuki lingkungan dalam bentuk gelombang.
Komponen listrik medan ini ada dalam keadaan bebas, terpisah dari partikel materi dan memiliki karakter pusaran. Medan yang sama adalah komponen magnetik: ia juga ada dalam keadaan bebas, tidak terkait dengan muatan bergerak (atau arus listrik). Namun, kedua bidang tersebut mewakili satu kesatuan yang tidak terpisahkan dan dalam proses pergerakan di ruang angkasa terus-menerus diubah menjadi satu sama lain.
Medan elektromagnetik variabel dideteksi oleh dampak pada partikel dan sistem yang terletak di jalur perambatannya, yang dapat diatur dalam gerakan berosilasi, serta melalui perangkat yang mengubah energi medan elektromagnetik menjadi energi jenis lain. (misalnya, termal) .
Kasus khusus adalah aksi bidang ini pada organ visual makhluk hidup (cahaya adalah gelombang elektromagnetik).
Komponen medan elektromagnetik — medan listrik dan magnet ditemukan dan dipelajari sebelum medan elektromagnetik, dan secara independen satu sama lain: tidak ada hubungan yang ditemukan di antara mereka. Hal ini menyebabkan fakta bahwa kedua daerah tersebut dianggap mandiri.
Pertimbangan teoretis, kemudian dikonfirmasi oleh eksperimen, menunjukkan bahwa ada hubungan yang tidak dapat dipisahkan antara medan listrik dan magnet, dan fenomena listrik atau magnet apa pun selalu berubah menjadi elektromagnetik.
Lihat juga: Medan Listrik dan Magnet: Apa Bedanya?
Medan elektrostatik
Hanya medan listrik yang terdeteksi dalam ruang hampa atau media dielektrik di sekitar benda terisolasi yang diam relatif terhadap pengamat dengan kelebihan muatan listrik yang tidak berubah dalam ruang dan waktu (dalam arti makroskopis) dengan tanda yang sama diperoleh selama ionisasi atom ( sebagai hasil dari tampilan elektrifikasi - Elektrifikasi tubuh, interaksi muatan). Medan seperti itu disebut elektrostatik.
Medan elektrostatik adalah jenis medan listrik stasioner dan berbeda darinya karena partikel bermuatan elementer yang menyebabkan medan elektrostatik hanya dalam gerakan kacau, sedangkan medan stasioner ditentukan oleh gerakan terarah elektron yang ditumpangkan pada gerakan kacau.
Di bidang ini, keteguhan karakteristik disebabkan oleh reproduksi terus menerus dari distribusi muatan di lapangan (proses kesetimbangan).
Dalam medan elektrostatik, aksi umum dari sejumlah besar partikel bermuatan unik dalam gerakan kacau terus menerus dalam arah yang berbeda dirasakan di luar benda bermuatan sebagai medan dengan muatan listrik dengan tanda yang sama yang tidak berubah seiring waktu.
Efek komponen magnetik di medan elektrostatik saling dinetralkan karena pergerakan pembawa muatan yang kacau di luar angkasa dan karenanya tidak terdeteksi.
Ciri khas medan elektrostatis adalah adanya badan sumber dan saluran pembuangan, yang diberi muatan berlebih dari berbagai tanda (benda dari mana medan ini tampak mengalir dan ke mana ia mengalir).
Medan elektrostatik dan benda yang dialiri listrik, yang merupakan sumber dan penerima medan, tidak dapat dipisahkan satu sama lain, mewakili satu entitas fisik.
Dalam hal ini, medan elektrostatik berbeda dengan komponen listrik medan elektromagnetik bolak-balik, yang berada dalam keadaan bebas, bersifat pusaran, tidak memiliki sumber dan saluran.
Tidak ada energi yang dikeluarkan untuk mempertahankan keadaan medan elektrostatik ini. Ini hanya diperlukan ketika medan ini terbentuk (dibutuhkan energi untuk memancarkan medan elektromagnetik secara terus menerus).
Medan elektrostatik dapat dideteksi oleh gaya mekanis yang bekerja pada benda bermuatan stasioner yang ditempatkan di medan ini, serta dengan menginduksi atau mengarahkan muatan elektrostatik pada benda logam stasioner dan dengan polarisasi benda dielektrik stasioner yang ditempatkan di medan ini.
Lihat juga: