Kiel mi dividas la elektromagan kampon en pure elektran kaj pure magnean?

Elektromagnetaj kampo (Electromagnetic Field) estas kombinaĵo de elektra kampo (Electric Field) kaj magnetkampo (Magnetic Field), ligitaj per la ekvacioj de Maxwell. Por dismeti elektromagnetan kampon en puran elektran kamp kaj puran magnetkampon, ni devas kompreni kiel tiuj kampoj interagadas kaj kiel ili povas esti analizitaj sendepende sub specifaj kondiĉoj.

1. Komprendado de la Bazaj Karakterizoj de la Elektromagnetaj Kampoj

Elektromagnetaj kampoj estas kvar-dimensiaj vektoraj kampoj komponitaj el elektra kampo kaj magnetkampo. En relativisma kadro, la elektraj kaj magnetaj kampoj povas esti konsideritaj partoj de unuigita tensora kampo. Tamen, sub ne-relativismaj kondiĉoj, ni povas diskuti ilin aparte.

2. Separado de la Elektra Kampo kaj Magnetkampo

Por separi la komponentojn de la elektra kaj magnetkampo en elektromagnetaj kampoj, ni povas bazii nian analizon sur la jenaj fizikaj kvantoj:

Elektra Kampo

La elektra kampo E estas generata pro distribuo de elektraj ŝarĝoj. Ĝi povas esti difinita per:

Unua ekvacio de Maxwell (Leĝo de Gauss):

∇⋅E=ρ/ϵ0

• ρ estas la ŝarĝdensaĵo, kaj ϵ0 estas la permittiveco de libera spaco.

• Kvara ekvacio de Maxwell (Leĝo de Faraday pri indukto):

∇×E=−∂B/∂t

montrante ke la ŝanĝo de la elektra kampo rilatas al la tempa variado de la magnetkampo.

Magnetkampo

La magnetkampo B estas generata de movantaj ŝarĝoj aŭ kurantoj. Lia difino estas:

Dua ekvacio de Maxwell: ∇⋅B=0, implicante ke izolitaj magnetaj monopoloj ne ekzistas.

Tria ekvacio de Maxwell

∇×B=μ0J+μ0ϵ0 ∂E/∂t

J estas la kurantdensaĵo, kaj μ0 estas la permeckiveco de libera spaco.

3. Analizo de Pura Elektra Kampo kaj Pura Magnetkampo en Specifaj Kondiĉoj

Sub certaj kondiĉoj, la elektromagnetaj kampoj povas simpligiĝi al pura elektra kampo aŭ pura magnetkampo:

Pura Elektra Kampo

Kiam ne ekzistas tempo-varia magnetkampo (t.e., ∂B/∂t =0), la elektra kampo estas pura elektra kampo.

Ekzemple, en elektrostatiko, la elektra kampo estas generata nur de fiksaj ŝarĝdistribuoj.

Pura Magnetkampo

Kiam ne ekzistas tempo-varia elektra kampo (t.e., ∂E/∂t=0), la magnetkampo estas pura magnetkampo.

Ekzemple, en la magnetkampo produktita de konstantaj kurantoj, la magnetkampo estas generata nur de konstantaj kurantoj.

4. Matematikaj Esprimoj

En praktikaj aplikoj, ni povas solvi la ekvaciojn de Maxwell por ricevi la specifajn formojn de la elektromagnetaj kampoj. Por puraj elektraj kaj magnetaj kampoj, ni povas skribi iliajn matematikajn esprimojn:

Esprimo por Pura Elektra Kampo

Se B estas statika, tiam ∇×E=0, signifante ke la elektra kampo estas konservativa kaj povas esti priskribita per skalara potencialo V: E=−∇V.

Esprimo por Pura Magnetkampo (Esprimo por Pura Magnetkampo)

Se E estas statika, tiam ∇×B=μ0 J, signifante ke la magnetkampo povas esti kalkulata uzante la cirkulon de Ampère.

Resumo

Elektromagnetaj kampoj povas esti dismetitaj en elektrajn kaj magnetajn kampojn, kaj puraj elektraj kaj magnetaj kampoj estas specialaj kazoj sub specifaj kondiĉoj. Per la ekvacioj de Maxwell, ni povas analizi la konduton de elektromagnetaj kampoj kaj dismeti ilin en purajn elektrajn aŭ magnetajn kampojn kiam taŭgas. Tiu dismetaĵo utilas por kompreno kaj solvo de elektromagnetaj problemoj en praktiko.

Se vi havas pliajn demandojn aŭ bezonas pli da informo, bonvolu diri al mi!