Электромагниттік алаңды таза электр және таза магниттік алаңға қалай бөлемін?

Электромагниттік талақ (Electromagnetic Field) - электр талақы (Electric Field) және магниттік талақ (Magnetic Field) Максвелл теңдеулері арқылы байланыстырылған комбинациясы. Электромагниттік талақты чисто электр талақына және чисто магниттік талаққа бөлу үшін, бұл талақтар қалай әрекет ететінін және айнымалы шарттарда қалай өзара тәсілді болатынын түсіну керек.

1. Электромагниттік талақтың негізгі өзіндіктерін түсіну

Электромагниттік талақ - электр талақы мен магниттік талақтан тұратын төрт өлшемді векторлық талақ. Релятивисттік контекстте, электр және магниттік талақтар біріктірілген тензорлық талақтың бөліктері ретінде қарастырылған. Бірақ, релятивисттік емес шарттарда, оларды өз-өзінен қарастыруға болады.

2. Электр талақы мен магниттік талақты бөлу

Электромагниттік талақтағы электр талақы мен магниттік талақ компоненттерін бөлу үшін, төмендегі физикалық сандарды пайдалануға болады:

Электр талақы

Электр талақы E электр зарядтарының таралуынан пайда болады. Ол мынадай түрде анықталады:

Максвеллдің бірінші теңдеуі (Гаусс заңы):

∇⋅E=ρ/ϵ0

• ρ - зарядтың тығыздығы, ал ϵ0 - боз қауіпсіздік.

• Максвеллдің төртінші теңдеуі (Фарадей индукция заңы):

∇×E=−∂B/∂t

Бұл, электр талақының өзгеруі магниттік талақтың уақытша өзгеруімен байланысты екендігін көрсетеді.

Магниттік талақ

Магниттік талақ B қозғалысқа болған зарядтардан немесе ағымдардан пайда болады. Аның анықтамасы мынадай:

Максвеллдің екінші теңдеуі: ∇⋅B=0, бұл изолирленген магниттік монополярлардың болмауын көрсетеді.

Максвеллдің үшінші теңдеуі

∇×B=μ0J+μ0ϵ0 ∂E/∂t

J - ағымдың тығыздығы, ал μ0 - боз қабылдауы.

3. Айнымалы шарттарда чисто электр талақы және чисто магниттік талақты талдау

Айнымалы шарттарда, электромагниттік талақты чисто электр талақы немесе чисто магниттік талаққа ықшамдауға болады:

Чисто электр талақы

Егер уақытша өзгеретін магниттік талақ болмаса (яғни, ∂B/∂t = 0), электр талақы чисто электр талақы болады.

Мысалы, электростатикада, электр талақы тек сабытуларындағы тұрақты зарядтардан пайда болады.

Чисто магниттік талақ

Егер уақытша өзгеретін электр талақы болмаса (яғни, ∂E/∂t = 0), магниттік талақ чисто магниттік талақ болады.

Мысалы, тұрақты ағымдардан пайда болған магниттік талақта, магниттік талақ тек тұрақты ағымдардан пайда болады.

4. Математикалық өрнектер

Нақты қолданыстарда, Максвелл теңдеулерін шешу арқылы электромагниттік талақтың конкретті формаларын алуға болады. Чисто электр және магниттік талақтар үшін, олардың математикалық өрнектерін жазуға болады:

Чисто электр талақы өрнегі

Егер B статикалық болса, онда ∇×E=0, бұл электр талақының консервативті болғанын және скалярлық потенциал V арқылы сипатталғанын көрсетеді: E=−∇V.

Чисто магниттік талақ өрнегі (Чисто магниттік талақ өрнегі)

Егер E статикалық болса, онда ∇×B=μ0 J, бұл магниттік талақты Ампер циркулярлық заңы арқылы есептеуге болатынын көрсетеді.

Жалпылау

Электромагниттік талақ электр және магниттік талақтарға бөлінуге болады, ал чисто электр және магниттік талақтар - айнымалы шарттардағы өзара тәуелсіз жағдайлар. Максвелл теңдеулері арқылы, электромагниттік талақтардың қалыптасуын талдауға және керісінше, қажет болғанда, оларды чисто электр немесе магниттік талақтарға бөлуге болады. Бұл бөлу нақты практикалық электромагниттік есептерді түсіну және шешуге пайдалы.

Егер сізде басқа сұрақтар болса немесе көбірек ақпарат қажет болса, хабарласыңыз!