Pole nabitých částic, elektromagnetická a elektrostatická pole a jejich složky
Částice a pole jsou dva druhy hmoty. Charakteristickým rysem interakce částic je, že neprobíhá v jejich přímém kontaktu, ale v určité vzdálenosti mezi nimi.
To je způsobeno tím, že částice souvisí s polem, které je obklopuje a určuje interakci mezi nimi. Částice tedy interagují prostřednictvím svých polí.
Pole jsou rozmístěna v prostoru, na rozdíl od diskrétních částic, spojitě. Některé interakce jsou duální povahy. Takže například elektromagnetické pole šířící se prostorem ve formě vln je detekováno současně ve formě diskrétních částic - fotonů.
V přírodě existují pole různých typů: gravitační (gravitační), magnetostatická, elektrostatická, jaderná atd. Každé pole se vyznačuje charakteristickými, inherentními vlastnostmi.
Mezi dvěma druhy hmoty — částicemi a poli — existuje vnitřní spojení, které se projevuje především v tom, že jakákoli změna stavu částic se přímo odráží v poli (a naopak jakákoli změna pole ovlivňuje částice ), jakož i za přítomnosti obecných vlastností: hmotnost, energie, hybnost nebo hybnost atd.
Částice se také mohou proměnit v pole a pole ve stejné částice. To vše ukazuje, že hmota a pole jsou dva typy hmoty.
Kromě toho existuje rozdíl mezi poli a částicemi, což nám umožňuje považovat je za různé typy hmoty.
Tento rozdíl spočívá v tom, že elementární částice jsou diskrétní a zaujímají určitý objem, jsou nepropustné pro jiné částice: stejný objem nemohou zabírat různá tělesa a částice. Pole jsou spojitá a mají vysokou propustnost: pole různých typů mohou být umístěna současně ve stejném objemu prostoru.
Částice a tělesa se mohou pohybovat v prostoru pod vlivem vnějších sil, zrychlovat nebo zpomalovat, to znamená, že rychlost pohybu částic v prostoru může být různá. Pole se šíří prostorem stejnou rychlostí, například ve vakuu – rychlostí rovnou rychlosti světla.
Protože částice a pole spolu úzce souvisejí a tvoří celek, není možné stanovit přesnou hranici mezi částicí a jejím polem v prostoru.
Je však možné specifikovat velmi malou oblast prostoru, ve které se projevují vlastnosti diskrétní částice. V tomto smyslu je podmíněně možné určit rozměry elementární částice… V prostoru mimo zadanou oblast lze předpokládat, že existuje pouze pole spojené s elementární částicí.
Elektromagnetické pole a jeho složky
V elektrotechnice se uvažuje o poli, které je způsobeno pohybem nosných částic elektrické náboje… Takové pole se nazývá elektromagnetické. Jevy spojené s šířením tohoto pole se nazývají elektromagnetické jevy.
Elektrony obíhající v atomu kolem jádra interagují s protony prostřednictvím elektrického pole, přičemž jejich pohyb je zároveň ekvivalentní elektrickému proudu, který je, jak zkušenost ukazuje, vždy spojen s přítomností magnetického pole.
Proto pole, kterým na sebe elementární částice atomu interagují, tedy elektromagnetické pole, se skládá ze dvou polí: elektrického a magnetického. Tato pole jsou vzájemně propojena a jsou od sebe neoddělitelná.
Navenek se makroskopické elektromagnetické pole projevuje v některých případech ve formě stacionárního pole, v jiných případech ve formě střídavého pole.
Ve stacionárním stavu atomů dané látky je jak elektrické pole (v tomto případě pole v atomech zcela spojeno se stejnými náboji různých znamének), tak magnetické pole (v důsledku chaotické orientace elektronových drah) v vesmír není detekován.
Pokud je však rovnováha v atomu narušena (vzniká iont, usměrněný pohyb se superponuje na pohyb chaotický, elementární proudy magnetických látek jsou orientovány jedním směrem atd.), pak mimo tuto látku lze pole detekovat.Navíc, pokud je zadaný stav zachován beze změny, pak charakteristiky pole mají hodnotu, která je v čase konstantní. Takové pole se nazývá stacionární pole.
Stacionární pole se při makroskopickém vyšetření v řadě případů vyskytuje ve formě pouze jedné složky: buď ve formě elektrického pole (například pole stacionárních nabitých těles), nebo ve formě magnetického pole (např. například pole permanentních magnetů).
Složky stacionárního elektromagnetického pole jsou neoddělitelné od pohybujících se nabitých částic: elektrická složka je spojena s elektrickými náboji a magnetická složka doprovází (obklopuje) pohybující se nabité částice.
Proměnné elektromagnetické pole vzniká jako výsledek měnícího se nebo oscilačního pohybu nabitých částic, systémů nebo složek stacionárních polí. Charakteristickým znakem takového vysokofrekvenčního pole je, že po svém vzniku (po vyslání ze zdroje) se od zdroje oddělí a v podobě vlnění se dostává do prostředí.
Elektrická složka tohoto pole existuje ve volném stavu, oddělená od hmotných částic a má vírový charakter. Stejné pole je magnetická složka: existuje také ve volném stavu, není spojeno s pohybujícími se náboji (nebo elektrickým proudem). Obě pole však představují neoddělitelný celek a v procesu pohybu v prostoru se neustále vzájemně proměňují.
Proměnné elektromagnetické pole je detekováno dopadem na částice a systémy umístěné v dráze jeho šíření, které lze uvést do kmitavého pohybu, a také pomocí zařízení, které přeměňují energii elektromagnetického pole na energii jiného typu. (například termální) .
Zvláštním případem je působení tohoto pole na zrakové orgány živých bytostí (světlo jsou elektromagnetické vlny).
Složky elektromagnetického pole — elektrická a magnetická pole byly objeveny a studovány před elektromagnetickým polem a nezávisle na sobě: pak mezi nimi nebylo objeveno žádné spojení. To vedlo k tomu, že obě oblasti byly považovány za nezávislé.
Teoretické úvahy, poté potvrzené experimentem, ukazují, že mezi elektrickým a magnetickým polem existuje nerozlučná souvislost a jakýkoli elektrický nebo magnetický jev se vždy ukáže jako elektromagnetický.
Viz také: Elektrické a magnetické pole: Jaké jsou rozdíly?
Elektrostatické pole
Pouze elektrické pole je detekováno ve vakuu nebo dielektrickém prostředí kolem izolovaných těles, která jsou vůči pozorovateli stacionární s přebytkem nezměněných v prostoru a čase (v makroskopickém smyslu) elektrických nábojů stejného znaménka získaných při ionizaci atomů ( v důsledku elektrifikačního vzhledu - Elektrifikace těles, interakce nábojů).Takové pole se nazývá elektrostatické.
Elektrostatické pole je druh stacionárního elektrického pole a liší se od něj tím, že elementární nabité částice, které způsobují elektrostatické pole, jsou pouze v chaotickém pohybu, zatímco stacionární pole je určeno usměrněným pohybem elektronů superponovaných na chaotický pohyb.
V tomto poli je stálost charakteristik způsobena nepřetržitou reprodukcí rozložení nábojů v poli (rovnovážný proces).
V elektrostatickém poli je obecné působení velkého množství jedinečně nabitých částic v nepřetržitém chaotickém pohybu v různých směrech mimo nabité těleso vnímáno jako pole s elektrickým nábojem stejného znaménka, které se v čase nemění.
Vliv magnetické složky v elektrostatickém poli je díky chaotickému pohybu nosičů náboje v kosmickém prostoru vzájemně neutralizován a není tedy detekován.
Charakteristickým rysem elektrostatického pole je přítomnost zdrojových a odtokových těles, kterým jsou dány přebytečné náboje různých znaků (tělesa, z nichž toto pole zdánlivě proudí a do kterých proudí).
Elektrostatické pole a elektrifikovaná tělesa, která jsou zdroji a jímkami pole, jsou od sebe neoddělitelné a představují jednu fyzickou entitu.
V tom se elektrostatické pole liší od elektrické složky střídavého elektromagnetického pole, které existující ve volném stavu má vírový charakter, nemá zdroj a odtok.
K udržení tohoto stavu elektrostatického pole není vynaložena žádná energie. Je to nutné pouze tehdy, když je toto pole vytvořeno (potřebuje energii k trvalému vyzařování elektromagnetického pole).
Elektrostatické pole lze detekovat mechanickou silou působící na stacionární nabitá tělesa umístěná v tomto poli, dále indukcí nebo usměrněním elektrostatických nábojů na stacionární kovová tělesa a polarizací stacionárních dielektrických těles umístěných v tomto poli.
Viz také: