Движущийся электрический заряд создает только электрическое поле

То, что движущийся электрический заряд создает вокруг себя, является более сложным, чем то, что свойственно заряду, находящемуся в неподвижном состоянии. В эфире, где пространство не возмущено, заряды уравновешиваются. Поэтому он называется магнитно- и электрически нейтральным.

Рассмотрим более подробно поведение такого заряда отдельно, в сравнении с неподвижным, и подумаем о принципе Галилея, а вместе с тем и о теории Эйнштейна: насколько она состоятельна на самом деле?

Различие движущегося и неподвижного зарядов

Одиночный заряд, будучи неподвижным, создает электрическое поле, которое можно назвать результатом деформации эфира. А движущийся электрический заряд создает как электрическое, так и магнитное поле. Он обнаруживается только другим зарядом, то есть магнитом. Получается, что покоящийся и движущийся заряды в эфире не эквивалентны друг другу. При равномерном и прямолинейном движении заряд не будет излучать и не будет терять энергию. Но так как часть ее тратится на создание магнитного поля, то энергии у этого заряда станет меньше.

Пример для облегчения понимания

Это легче представить на примере. Если взять два одинаковых неподвижных заряда и расположить их далеко друг от друга, чтобы поля не могли взаимодействовать, один из них оставят как есть, а другой будут перемещать. Для первоначально неподвижного заряда потребуется ускорение, которое будет создавать магнитное поле. Часть энергии этого поля уйдет на электромагнитное излучение, направленное в бесконечное пространство, которое уже не вернется в качестве электродвижущей силы самоиндукции при остановке. С помощью другой части зарядной энергии будет создаваться постоянное магнитное поле (при условии постоянной скорости заряда). Это энергия деформации эфира. При равномерном движении магнитное поле сохранится в постоянном виде. Если при этом сравнить два заряда, то у движущегося будет наблюдаться меньшее количество энергии. Всему виной электромагнитное поле движущегося заряда, на которое ему приходится тратить энергию.

Таким образом, становится понятным, что в обоих зарядах состояние и энергия сильно отличаются. Электрическое поле действует на неподвижные и на движущиеся заряды. Но на последний влияет и магнитное поле. Поэтому и энергия, и потенциал у него меньше.

Движущиеся заряды и принцип Галилея

Состояние обоих зарядов можно также отследить в подвижном и неподвижном физическом теле, которое не имеет движущихся заряженных частиц. И принцип Галилея здесь может быть объективно провозглашен: физическое и нейтральное к электричеству тело, которое двигается равномерно и прямолинейно, неотличимо от того, что находится в покое по отношению к Земле. Получается, что нейтральные к электричеству тела и заряженные проявляют себя по-разному в состоянии покоя и в движении. Принцип Галилея не может использоваться в эфире и не может применяться к подвижным и неподвижным заряженным телам.

Несостоятельность принципа для заряженных тел

Теорий и работ о тех полях, что создает движущийся электрический заряд, сегодня накопилось немало. К примеру, Хэвисайд показал, что электрический вектор, образованный зарядом, является радиальным повсюду. Силовые магнитные линии, которые образованы точечным зарядом при движении, являются кругами, а в их центрах находятся линии движения. Другой ученый, Серл, решил задачу о распределении заряда в сфере, пребывающей в движении. Было выяснено, что оно порождает поле, подобное тому, что и движущийся электрический заряд создает, несмотря на то что последний — не сфера, а сжатый сфероид, в котором полярная ось направлена в сторону движения. Позже Мортон показал, что в наэлектризованной сфере, пребывающей в движении, плотность на поверхности меняться не будет, однако силовые линии уже не будут ее покидать под углом в 90 градусов.

Энергия, окружающая сферу, становится больше при ее движении, чем в то время, когда сфера покоится. Это происходит потому, что кроме электрического поля, вокруг движущейся сферы также появляется магнитное поле, как и в случае с зарядом. Поэтому, чтобы выполнить работу, скорость для заряженной сферы потребуется большая, чем для той, что является нейтральной электрически. Вместе с зарядом возрастет и эффективная масса сферы. Авторы уверены, что это происходит из-за самоиндукции конвекционного тока, который движущийся электрический заряд создает с начала движения. Таким образом, принцип Галилея признается несостоятельным для заряженных электричеством тел.

Идеи Эйнштейна и эфир

Тогда становится понятным и то, почему Эйнштейн не выделял место эфиру в СТО. Ведь сам факт признания наличия эфира уже разрушает принцип, заключающийся в эквивалентности инерциальных и независимых систем отсчета. А он, в свою очередь, и является основой СТО.

Движущийся электрический заряд

Движущийся электрический заряд наряду с электрическим создает магнитное поле. В отличие от потенциального электрического поля, постоянное магнитное поле, создаваемое стационарными токами, является соленоидальным, или вихревым: его силовые линии всегда замкнуты. Другими словами, магнитное поле не имеет источников – магнитных зарядов. [1]

Движущиеся электрические заряды неразрывно связаны с окружающим их электромагнитн ы-м полем, которое представляет собой один из видов материи. Электромагнитное поле состоит из двух взаимно связанных сторон – составляющих: магнитного поля и электрического поля, выявляемых по силовому действию на заряженные элементарные частицы или тела. [2]

Движущиеся электрические заряды неразрывно связаны с окружающим их электромагнитным полем, которое представляет собой один из видев материи. Электромагнитное поле характеризуется двумя взаимно связанными составляющими: электрическим полем и магнитным полем, которые можно обнаружить, например, по силовому действию на заряженные частицы или тела. Электромагнитное поле неподвижных зарядов имеет только одну составляющую – электрическое поле. [3]

Движущиеся электрические заряды создают не только электрическое, но и магнитное поле. Магнитное поле изображают графически в виде линий поля. Вокруг провода при прохождении по нему тока образуются замкнутые круговые линии магнитного поля. Направление этих линий определяется правилом штопора. [5]

Движущийся электрический заряд является электрическим током. [6]

Движущиеся электрические заряды кроме электрического поля создают магнитное поле, которое действует на другие движущиеся заряды. При этом отношение магнитного взаимодействия к электростатическому пропорционально квадрату отношения их относительной скорости v к скорости света с. В атомах и молекулах это отношение очень мало, поэтому главное значение имеет электростатическое взаимодействие. [7]

Движущийся электрический заряд наряду с электрическим полем создает еще и магнитное поле. Магнитное поле проявляется в действии на магнитную стрелку, на рамку с током, на движущийся заряд. На рамку с током и на магнитную стрелку магнитное поле оказывает ориентирующее действие, на прямой проводник с током и на движущийся заряд в магнитном поле действует сила, перпендикулярная направлению движения зарядов. [9]

Движущийся электрический заряд ( заряженная частица) подобен току. [10]

Вокруг движущегося электрического заряда появляются замкнутые линии магнитных сил; линии эти в виде концентрических окружностей охватывают прямую, в направлении которой движется заряд. Вокруг движущегося магнитного полюса аналогично возникают замкнутые линии электрических сил. Пространство, находящееся в этом особом Состоянии, называется электромагнитным полем. [12]

Рассмотрим движущийся электрический заряд . Он создает в окружающем пространстве не только электрическое поле Е, но и магнитное поле Н, т.е. вокруг заряда образуется электромагнитное поле. [13]

Рассмотрим движущийся электрический заряд . [14]

Всякий движущийся электрический заряд создает в окружающем пространстве магнитное поле. Магнитное поле непрерывно в пространстве и действует на другие движущиеся электрические заряды. [15]

Действие магнитного поля

Сила, действующая, согласно закону Ампера, на проводник с током в магнитном поле, есть результат его воздействия на движущиеся электрические заряды, создающие этот ток.

Рассмотрим цилиндрический проводник длиной l стоком I, расположенный в магнитном поле индукции (рис. 13.8). Скорость направленного движения некоторого положительного заряда q равна u. Сила, действующая на отдельный движущийся заряд, определяется отношением силы F, приложенной к проводнику с током, к общему числу .N этих зарядов в нем:

(13.17)

Раскроем выражение для силы, используя (13.13) и полагая, что сила тока равна

где j — плотность тока. Учитывая (12.50), получаем

(13.18)

где п = N/(Sl) — концентрация частиц. Подставляя (13.18) в (13.17), получаемвыражение для силы, действующей со стороны магнитного поля на отдельный движущийся электрический заряд и называемой силой Лоренца:

Направление силы Лоренца можно определить из векторной записи уравнения (13.19) с учетом знака заряда q:

(13.20)

Как видно из (13.20), эта сила всегда перпендикулярна плоскос­ти, в которой лежат векторы и . Из механики известно, что если сила перпендикулярна скорости, то она изменяет лишь ее направление, но не значение. Следовательно, сила Лоренца не изменяет кинетической энергии движущегося заряда и не совершает работы.

Если заряд неподвижен относительно магнитного поля или его скорость параллельна (антипараллельна) вектору магнитной индукции, то сила Лоренца равна нулю.

Пусть в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору индукции влетает со скоростью v положительно заряженная частица (рис. 13.9). На нее действует сила Лоренца f_Л, которая вызовет центростремительное ускорение, и, по второму закону Ньютона,

mu 2 /r=quB, (13.21)

где q и т — заряд и масса частицы, r — радиус траектории, по которой она будет двигаться. Из (13.21) получаем

Рис. 13.9 r = mu/(qB). (13.22)

Отсюда следует, что радиус траектории остается постоянным, а сама траектория есть окружность.

Используя (13.22) и считая, что значение скорости частицы не изменяется, найдем период вращения ее по окружности:

(13.23)

Отношение q/m называют удельным зарядом частицы. Период вращения ее в магнитном поле [см. (13.23)] не зависит от радиуса окружности и скорости, а определяется только магнитной индукцией и удельным зарядом. Эту особенность используют в ускорителе заряженных частиц — циклотроне.

Чтобы описать форму траектории заряженной частицы, влетающей со скоростью в однородное магнитное поле под произвольным углом к (рис. 13.10), разложим вектор и на две составляющие и _|| и _^, направленные соответственно вдоль вектора магнитной индукции магнитного поля и перпендикулярно ему. Составляющая _|| при движении частицы в магнитном поле остается постоянной; сила Лоренца, действующая на частицу, изменит направление составляющей скорости _^. Под действием этой силы частица вращается по окружности. Таким образом, траекторией движения будет винтовая линия — вращение по окружности со скоростью _^ совместно с перемещением вдоль вектора магнитной индукции со скоростью _||.

Если на движущуюся заряженную частицу q действуют электрическое поле с напряженностью и магнитное поле с магнитной индукцией (рис. 13.11), то результирующая сила равна

(13.24)

Во многих системах (осциллограф, телевизор, электронный микроскоп) осуществляют управление электронами или другими заряженными частицами, воздействуя на них электрическими и магнитными полями, в этом случае основной расчетной формулой является (13.24).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8428 – | 8040 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно