Paano ko ipapahiwalay ang electromagnetic field sa purely electric at purely magnetic?

Ang isang electromagnetic field (Electromagnetic Field) ay isang kombinasyon ng electric field (Electric Field) at magnetic field (Magnetic Field), na naka-link sa pamamagitan ng mga ekwasyon ni Maxwell. Upang i-decompose ang isang electromagnetic field sa isang tuloy-tuloy na electric field at isang tuloy-tuloy na magnetic field, kailangan nating maintindihan kung paano nakikipag-ugnayan ang mga field na ito at paano maaari silang mailarawan nang independiyente sa ilalim ng partikular na kondisyon.

1. Pag-unawa sa mga Pangunahing Katangian ng Electromagnetic Field

Ang isang electromagnetic field ay isang apat na dimensyon na vector field na binubuo ng electric field at magnetic field. Sa isang relativistic framework, ang electric at magnetic fields ay maaaring ituring na bahagi ng isang pinagsamang tensor field. Gayunpaman, sa ilalim ng hindi relativistic na kondisyon, maaari nating pag-usapan sila nang hiwalay.

2. Paghihiwalay ng Electric Field at Magnetic Field

Upang ihiwalay ang mga komponente ng electric at magnetic fields sa isang electromagnetic field, maaari nating basahin ang aming analisis batay sa sumusunod na pisikal na dami:

Electric Field

Ang electric field E ay lumilikha dahil sa distribusyon ng electric charges. Ito ay maaaring ilarawan gamit ang:

Unang ekwasyon ni Maxwell (Gauss's law):

∇⋅E=ρ/ϵ0

• ρ ang density ng charge, at ϵ0 ang permittivity ng free space.

• Ikaapat na ekwasyon ni Maxwell (Faraday's law of induction):

∇×E=−∂B/∂t

na nagpapahiwatig na ang pagbabago ng electric field ay may kaugnayan sa pagbabago ng magnetic field sa loob ng panahon.

Magnetic Field

Ang magnetic field B ay lumilikha dahil sa mga kilos ng charges o currents. Ang definisyon nito ay:

Ikalawang ekwasyon ni Maxwell: ∇⋅B=0, na nagpapahiwatig na walang isolated magnetic monopoles.

Ikatlong ekwasyon ni Maxwell

∇×B=μ0J+μ0ϵ0 ∂E/∂t

J ang current density, at μ0 ang permeability ng free space.

3. Pagsisiyasat ng Tuloy-Tuloy na Electric Fields at Tuloy-Tuloy na Magnetic Fields sa Partikular na Kondisyon

Sa ilalim ng tiyak na kondisyon, maaaring mapabilis ang electromagnetic field sa isang tuloy-tuloy na electric field o isang tuloy-tuloy na magnetic field:

Tuloy-Tuloy na Electric Field

Kapag walang time-varying magnetic field (i.e., ∂B/∂t =0), ang electric field ay isang tuloy-tuloy na electric field.

Halimbawa, sa electrostatics, ang electric field ay lumilikha lamang dahil sa fixed charge distributions.

Tuloy-Tuloy na Magnetic Field

Kapag walang time-varying electric field (i.e., ∂E/∂t=0), ang magnetic field ay isang tuloy-tuloy na magnetic field.

Halimbawa, sa magnetic field na lumilikha dahil sa steady currents, ang magnetic field ay lumilikha lamang dahil sa constant currents.

4. Matematikal na Ekspresyon

Sa praktikal na aplikasyon, maaari nating lutasin ang mga ekwasyon ni Maxwell upang makakuha ng espesipikong anyo ng electromagnetic field. Para sa tuloy-tuloy na electric at magnetic fields, maaari nating isulat ang kanilang matematikal na ekspresyon:

Ekspresyon para sa Tuloy-Tuloy na Electric Field

Kung ang B ay static, then ∇×E=0, na nagpapahiwatig na ang electric field ay conservative at maaaring ilarawan gamit ang isang scalar potential V: E=−∇V.

Ekspresyon para sa Tuloy-Tuloy na Magnetic Field (Ekspresyon para sa Tuloy-Tuloy na Magnetic Field)

Kung ang E ay static, then ∇×B=μ0 J, na nagpapahiwatig na ang magnetic field ay maaaring makalkula gamit ang Ampère's circuital law.

Buod

Ang isang electromagnetic field ay maaaring i-decompose sa electric at magnetic fields, at ang tuloy-tuloy na electric at magnetic fields ay mga espesyal na kaso sa ilalim ng tiyak na kondisyon. Sa pamamagitan ng mga ekwasyon ni Maxwell, maaari nating analisin ang pag-uugali ng electromagnetic fields at i-decompose sila sa tuloy-tuloy na electric o magnetic fields kapag angkop. Ang dekomposisyon na ito ay kapaki-pakinabang para sa pag-unawa at paglutas ng mga problema sa electromagnetic sa praktika.

Kung mayroon ka pa ibang tanong o kailangan ng karagdagang impormasyon, mangyaring ipaalam!