Kas saan selgitada elektriväljade magneetväljade ja gravitatsiooniväljade erinevusi ja sarnasusi?

Elektrilised väljad, magnetväljad ja gravitatsiooniväljakud on nii sarnased kui ka erinevad.

I. Erinevused

Erinevad tekkeallikad

Elektriväli: Tekitatakse seistes või liiguvate laetega. Näiteks positiivselt laetud metallpalade tekitab ümbruses elektrivälja. Positiivne laeng tõmbab ümbruses negatiivseid laene ja repeelb positiivseid laene.

Magnetväli: Tekitatakse liiguvate laetega (voogudega) või jäädvustunud magnetitega. Näiteks sirgjoones juhe, mille kaudu voolab vool, tekitab ümber ringi magnetvälja. Voolu kaudu kulgenud solenooid tekitab suhteliselt tugeva magnetvälja.

Gravitatsiooniväli: Tekitatakse massiga objektide poolt. Maa on suur gravitatsiooniväljade allikas. Iga Maa peal asuv objekt tabatab Maa gravitatsioonijõudu.

Erinevad põhiline omadused

Magnetväli jõu omadused: Magnetväli avaldab jõudu liiguvatele laetele või voogudele. Selle jõu nimetatakse Lorentzi jõuks või Amperi jõuks. Lorentzi jõud F=qvB sin #(kus q on laengu laeng, v on laengu kiirus, B on magnetväli tugevus ja # on kiiruse suuna ja magnetvälja suuna vaheline nurk).

Amperi jõud F=BIL sin# (kus I on voolu tugevus ja L on joone pikkus). Magnetväli jõu suund on seotud magnetvälja suuna ja liikumise (või voolu suuna) suunaga, ja seda saab hinnata vasaku käte reegliga.

Ravitsejõu omadused: Ravitsejõud on osa gravitatsioonijõust kahe objekti vahel. Ravitsejõu suund on alati vertikaalselt alla. Ravitsejõu suurus G= mg (kus m on objekti mass ja g on gravitatsioonipöördlemine).

Erinevad väljade omadused

Elektriväli: Elektriväli jooned on virtuaalsed jooned, mis kirjeldavad elektrivälja suunda ja tugevust. Elektriväli jooned algavad positiivsetest laetudest ja lõpevad negatiivsete laetute või lõpmatusega. Elektriväli tugevus on vektor, mis näitab elektrivälja tugevust ja suunda. Näiteks punktilaengu tekitatud elektriväljas on elektriväli tugevus E=kQ/r*r (kus k on elektrostaatiline konstant, Q on lähtelaengu laeng ja r on vahemaa lähtelaengu kohast).

Magnetväli: Magnetinduktsiooni jooned on samuti virtuaalsed jooned, mis kirjeldavad magnetvälja suunda ja tugevust. Magnetinduktsiooni jooned on suletud kõverad. Väljaspool need algavad N-polest ja tagastuvad S-polest. Sisemõõtmises nad kulgevad S-polest N-poleeni. Magnetinduktsiooni tugevus on vektor, mis näitab magnetvälja tugevust ja suunda. Näiteks pikka sirgjoonest juhet, mille kaudu voolab vool, ümber on magnetinduktsiooni tugevus B=u0I/2Πr (kus u0 on vakuumi permeetsus, I on voolu tugevus ja r on vahemaa juhest).

Gravitatsiooniväli: Gravitatsiooniväli jooned on tegelikult ravitsejõu suunalised jooned, mis alati otsivad Maa keskust. Gravitatsioonipöördlemine on vektor, mis näitab gravitatsioonivälja tugevust. Gravitatsioonipöördlemise väärtus on natuke erinev erinevatel Maa pinna kohtadel.

II. Sarnasused

Olemas olmine väljakuna

Elektriväljad, magnetväljad ja gravitatsiooniväljakud on kõik nähtamatud ja puudutamatud, kuid need võivad kõik avaldada jõudu nendes asuvatel objektidel. Nad edastavad jõudu ruumi kaudu väljade kujul ilma objektide otsekontaktita. Näiteks elektriväljas asuv laeng tabatab elektrivälijõudu, magnetväljas asuv magnet tabatab magnetvälijõudu ja gravitatsiooniväljas asuv objekt tabatab gravitatsioonijõudu.

Väljatugevused on kõik vektorid

Elektriväli tugevus, magnetinduktsiooni tugevus ja gravitatsioonipöördlemine on kõik vektorid. Neil on nii suurus kui ka suund. Kui arvutatakse välja jõudu objektil, tuleb arvestada väljatugevuse suunda. Näiteks elektrivälijõu, magnetvälijõu ja ravitsejõu arvutamisel tuleb määrata jõu suund väljatugevuse suuna ja objekti omaduste järgi.

Järgimine mõndaid füüsikalisi seadusi

Elektriväljad, magnetväljad ja gravitatsiooniväljakud kõik järgivad mõnda põhifüüsikalist seadust. Näiteks Coulombi seadus kirjeldab kahe punktilaengu vahelist elektrivälijõudu laengu ja vahemaa suhteid; Biot-Savart seadus kirjeldab vooluelemendi tekitatud magnetvälja suhet voolu, vahemaa ja nurga suhtes; üldine gravitatsiooniseadus kirjeldab kahe objekti vahelise gravitatsioonijõu suhet massi ja vahemaa suhtes. Need seadused on füüsika olulised alused ja paljastavad väljade olemust ja toimimisseadusi.