Как да ја поделам електромагнетната поље на чисто електрично и чисто магнетно

Електромагнетско поле (Electromagnetic Field) е комбинација на електричко поле (Electric Field) и магнетно поле (Magnetic Field), поврзани заедно преку Јамкови равенки. За да се декомпонира електромагнетското поле во само електричко поле и само магнетно поле, треба да разбереме како овие полиња интерагираат и како можат да се анализираат независно под одредени услови.

1. Разбирање на основните карактеристики на електромагнетското поле

Електромагнетското поле е четиримерен векторски пол составен од електричко и магнетно поле. Во релативистички рамки, електричкото и магнетното поле можат да се сметаат за делови на унифициран тензорски пол. Меѓутоа, под нерелативистички услови, можеме да ги разговараме посебно.

2. Сепарација на електричкото и магнетното поле

За да се сепарираат компонентите на електричкото и магнетното поле во електромагнетското поле, можеме да базираме нашата анализа на следните физички величини:

Електричко поле

Електричкото поле E се генерира поради распределбата на електрични зариди. Тоа може да се дефинира со:

Прва Јамкова равенка (Гаусов закон):

∇⋅E=ρ/ϵ0

• ρ е густината на заридата, а ϵ0 е пропушливоста на слободното пространство.

• Четврта Јамкова равенка (Фарадеев закон за индукција):

∇×E=−∂B/∂t

што значи дека промената на електричкото поле е поврзана со временската варијација на магнетното поле.

Магнетно поле

Магнетното поле B се генерира од движечки зариди или стројни. Неговата дефиниција е:

Втора Јамкова равенка: ∇⋅B=0, што значи дека изолираните магнетни монополи не постојат.

Треќа Јамкова равенка

∇×B=μ0J+μ0ϵ0 ∂E/∂t

J е густината на стројни, а μ0 е пропушливоста на слободното пространство.

3. Анализа на чисто електричко и чисто магнетно поле под одредени услови

Под одредени услови, електромагнетското поле може да се опрости до чисто електричко поле или чисто магнетно поле:

Чисто електричко поле

Кога нема временска варијација на магнетното поле (т.е., ∂B/∂t = 0), електричкото поле е чисто електричко поле.

На пример, во електростатиката, електричкото поле се генерира само од фиксни распределби на зариди.

Чисто магнетно поле

Кога нема временска варијација на електричкото поле (т.е., ∂E/∂t = 0), магнетното поле е чисто магнетно поле.

На пример, во магнетното поле произведено од константни стројни, магнетното поле се генерира само од константни стројни.

4. Математички изрази

Во практичката примена, можеме да решиме Јамковите равенки за да добиеме специфични форми на електромагнетското поле. За чисто електричко и магнетно поле, можеме да напишеме нивните математички изрази:

Израз за чисто електричко поле

Ако B е статично, тогаш ∇×E=0, што значи дека електричкото поле е конзервативно и може да се опише со скаларен потенцијал V: E=−∇V.

Израз за чисто магнетно поле (Израз за чисто магнетно поле)

Ако E е статично, тогаш ∇×B=μ0 J, што значи дека магнетното поле може да се пресмета користејќи Амперов закон за циркулација.

Заклучок

Електромагнетското поле може да се декомпонира во електричко и магнетно поле, а чисто електричко и магнетно поле се специјални случаи под одредени услови. Кроз Јамковите равенки, можеме да анализираме однесувањето на електромагнетските полиња и да ги декомпонираме во чисто електричко или магнетно поле кога е уместно. Оваа декомпозиција е корисна за разбирање и решавање на електромагнетни проблеми во практиката.

Ако имате дополнителни прашања или потреба за повеќе информации, ве молам да ми известете!