Mis on magnete monopooli ja elektrilise monopooli väljade vahel erinevus?

Magnetiliste monopoolide ja elektriliste monopoolide väljade vahelised erinevused

Magnetilised monopoodid ja elektrilised monopoodid on kaks olulist mõistet elektromagnetismis, ja nende väljaomadused ja käitumine on tuntavalt erinevad. Allpool on andeks neile kahele monopoolile nende väljade seisukohalt:

1. Definitsioonid ja füüsiline taust

Elektriline monopool: Elektriline monopool viitab isoleeritud punktlaadule, kas positiivsel või negatiivsel. Coulombi seaduse kohaselt vähenekse elektriline väljapunkti laadu poolt ruutkaugusega (1/r2) ja see suunatakse radiaalselt sellest laadust (või selle laaduni).

Magnetiline monopool: Magnetiline monopool on hüpoteetiline isoleeritud magnetiline laad, mis on sarnane elektrilise monopooli mõistele. Kuid magnetilisi monopooles pole looduses jätkuvalt näha. Praegused magnetilised fenomenid tulenevad dipoolidest (paari põhja- ja lõuna-pooltest). Kui magnetilised monopooled eksisteeriksid, siis nad toodaksid esile sarnase magnetilise välja nagu elektriline monopool, kuid see on endiselt teoreetiline eeldus.

2. Välja käitumine

Elektriline monopool

Elektrilise välja jaotus: Elektriline väljapunkti laadu poolt toodud E on sfääriliselt sümmeetriline ja järgib Coulombi seadust:

kus $\mathrm{<br>}$q on laad, ϵ0 on vakuumi dielektriline permiitivsus, $\mathrm{<br>}$r on kaugus laadust vaatluspunktini, ja r^ on radiaalne ühikvektor.

• Elektrilise potentsiaali jaotus: Elektrilise monopooli elektriline potentsiaal   $\mathrm{<br>\; }$V vähenekse lineaarselt kaugusega:

Magnetiline monopool (hüpoteetiline)

• Magnetilise välja jaotus: Kui magnetilised monopooled eksisteeriksid, siis need toodaksid esile sarnase sfääriliselt sümmeetrilise magnetilise välja   $\mathrm{<br>\; }$B, järgides vastavat kuju Coulombi seadusega:

  

• kus   $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">g\; on\; magnetiline\; laad, </span>\; }$μ0 on vakuumi permeetsioon,   $\mathrm{<br>\; }$r on kaugus magnetilisest monopoolist vaatluspunktini, ja r^ on radiaalne ühikvektor.

• Magnetilise skalaarpotentsiaali jaotus: Magnetilise skalaarpotentsiaal   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$ϕm vähenekse lineaarselt kaugusega:

  

3. Väljavaldete geomeetrilised omadused

• Elektrilised väljavalded: Elektrilise monopooli elektrilised väljavalded lähtuvad positiivsest laadust (või koonduvad negatiivsele laadule) ja ulatuvad lõpmatuseni. Need väljavalded on divergeerivad, mis näitab, et elektriline väljapraakirduvad.

• Magnetilised väljavalded: Magnetilise monopooli magnetilised väljavalded lähtuvad samuti monopoolist (või koonduvad sellele) ja ulatuvad lõpmatuseni. Need väljavalded on sarnaselt divergeerivad, mis näitab, et magnetiline väljapraakirduvad.

4. Kõrgemate järku multipoolsete laiendid

• Elektrilised multipoold: Lisaks elektrilistele monopoolidele saavad olla elektrilised dipoold, kvadrupoolid jne. Elektriline dipool koosneb kahest võrdsest ja vastupidisest laadust, ja selle elektrilise välja jaotus erineb elektrilise monopooli omast, näitades keerulisemat sümmeetriat ja vähenemiskarakteristikke.

• Magnetilised multipoold: Praegused magnetilised fenomenid tulenevad peamiselt magnetilistest dipooldist, nagu riivmagnetid või ringjooned ströömid. Magnetilise dipooli magnetilise välja jaotus on sarnane elektrilise dipooli omaga, kuid praktilistes rakendustes arutame tavaliselt ainult magnetilisi dipooleid ilma kõrgemate järku magnetilisteta multipooldita.

5. Maxwelli võrrandite kujul esinemine

• Elektriline monopool: Maxwelli võrrandites ilmub laadustihedus   $\mathrm{<br>\; }$ρ Gaussi seaduses elektriseks:

• See näitab, et elektrilise monopooli olemasolu viib elektrilise välja divergenssi.

• Magnetiline monopool: Tavalistes Maxwelli võrrandites ei ole magnetilist laadustihedust   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$ρm, nii et Gaussi seadus magnetiseks on:

See viitab sellele, et klassikalises elektrodünaamikas ei ole isoleeritud magnetilisi monopoolesid. Kuid kui magnetilisi monopoolesid sisse toodaks, siis see võrrand muutuks:

See lubab magnetiliste monopoolide olemasolu.

6. Kvantefektid

• Elektriline monopool: Elektrilised monopoodid eksisteerivad tegelikkuses ja nende elektrilised väljad kirjeldatakse kvant-elektrodünaamika (QED) abil.

• Magnetiline monopool: Kuigi magnetilisi monopooles pole näha, on neil olulisi teoreetilisi tagajärgi kvantmehaanikas. Näiteks Dirac esitas, et magnetiliste monopoolide olemasolu viiks nii elektriliste kui ka magnetiliste laadude kvantimisele ja mõjutaks laetud osakeste lainefunktsiooni faasi.

Kokkuvõte

• Elektriline monopool: Tegelikkuses eksisteeriv, toodab esile sfääriliselt sümmeetrilised elektrilised väljad, mis vähenekse ruutkaugusega.

• Magnetiline monopool: Hüpoteetiline, teoreetiliselt peaks toodma sarnase sfääriliselt sümmeetrilise magnetilise välja, mis vähenekse ruutkaugusega.

Peamine erinevus seisneb selles, et elektrilised monopoodid on reaalmaailmas leiduv fenomen, samas kui magnetilised monopoodid on endiselt teoreetiline hüpotees.