Kako da podelim elektromagnetsko polje na isključivo električno i isključivo magnetsko?

Elektromagnetsko polje (Elektromagnetsko polje) je kombinacija električnog polja (Električno polje) i magnetskog polja (Magnetsko polje), povezana preko Maksvelovih jednačina. Da bi se elektromagnetsko polje razložilo na čisto električno polje i čisto magnetsko polje, potrebno je razumeti kako ova polja međusobno deluju i kako se mogu analizirati nezavisno pod određenim uslovima.

1. Razumevanje osnovnih karakteristika elektromagnetskog polja

Elektromagnetsko polje je četvorodimenzioni vektorski polje sastavljen iz električnog polja i magnetskog polja. U relativističkom okviru, električno i magnetsko polje mogu se smatrati delovima unifikovanog tenzorskog polja. Međutim, pod narelativističkim uslovima, možemo ih razmatrati zasebno.

2. Separacija električnog polja i magnetskog polja

Da bi se komponente električnog i magnetskog polja u elektromagnetskom polju razdvojile, možemo bazirati svoju analizu na sledećim fizikalnim veličinama:

Električno polje

Električno polje E nastaje zbog raspodele električnih nabojaka. Može se definisati sa:

Prva Maksvelova jednačina (Gausov zakon):

∇⋅E=ρ/ϵ0

• ρ je gustoća naboja, a ϵ0 je permitivnost slobodnog prostora.

• Četvrta Maksvelova jednačina (Faradejev zakon indukcije):

∇×E=−∂B/∂t

što ukazuje da promena električnog polja zavisi od vremenske varijacije magnetskog polja.

Magnetsko polje

Magnetsko polje B generišu pokretne naboje ili strujovi. Njegova definicija je:

Druga Maksvelova jednačina: ∇⋅B=0, što znači da izolovani magnetski monopoli ne postoje.

Treća Maksvelova jednačina

∇×B=μ0J+μ0ϵ0 ∂E/∂t

J je gustoća struje, a μ0 je permeabilnost slobodnog prostora.

3. Analiza čistih električnih polja i čistih magnetskih polja pod određenim uslovima

Pod određenim uslovima, elektromagnetsko polje se može pojednostavniti na čisto električno polje ili čisto magnetsko polje:

Čisto električno polje

Kada nema vremenski menjajućeg magnetskog polja (tj. ∂B/∂t =0), električno polje je čisto električno polje.

Na primer, u elektrostatici, električno polje generišu samo fiksne distribucije naboja.

Čisto magnetsko polje

Kada nema vremenski menjajućeg električnog polja (tj. ∂E/∂t=0), magnetsko polje je čisto magnetsko polje.

Na primer, u magnetskom polju proizvedenom stalnim strujama, magnetsko polje generišu samo konstantne struje.

4. Matematički izrazi

U praktičnim primenama, možemo rešiti Maksvelove jednačine kako bismo dobili specifične forme elektromagnetskog polja. Za čista električna i magnetska polja, možemo napisati njihove matematičke izraze:

Izraz za čisto električno polje

Ako je B statičko, tada ∇×E=0, što znači da je električno polje konservativno i može se opisati skalarnim potencijalom V: E=−∇V.

Izraz za čisto magnetsko polje (Izraz za čisto magnetsko polje)

Ako je E statičko, tada ∇×B=μ0 J, što znači da se magnetsko polje može izračunati koristeći Amperov zakon cirkulacije.

Sažetak

Elektromagnetsko polje se može razložiti na električno i magnetsko polje, a čista električna i magnetska polja su posebni slučajevi pod određenim uslovima. Preko Maksvelovih jednačina možemo analizirati ponašanje elektromagnetskih polja i razdvojiti ih na čista električna ili magnetska polja kada je to prikladno. Ova dekompozicija je korisna za razumevanje i rešavanje elektromagnetskih problema u praksi.

Ako imate još pitanja ili potrebu za dodatnim informacijama, molim vas da me obavestite!