Што е разликата помеѓу магнетен монопол и електричен монопол во однос на нивните полиња

Разлики меѓу магнетни монополи и електрични монополи во однос на пољата

Магнетните монополи и електричните монополи се два важни концепти во електромагнетизмот, и тие покажуваат значајни разлики во своите полески својства и однесувања. Постојат детални споредби на овие два типа монополи во однос на нивните поља:

1. Дефиниции и физичка основа

Електричен монопол: Електричен монопол се однесува на изолирана точкова напона, било позитивна или негативна. Според Кулоновиот закон, електричното поље генерирано од електричен монопол намалува со квадратот на растојанието (1/r2) и посочува радијално надвор од (или кон) напонот.

Магнетен монопол: Магнетен монопол е хипотетичен изолиран магнетен напон, сличен на концептот за електричен монопол. Меѓутоа, магнетните монополи не биле набљудувани во природата. Сеуште магнетни феномени се должни на диполи (пар северен и јужен пол). Ако магнетните монополи постоеле, тие би генерирале магнетно поље слично на тоа на електричен монопол, но ова останува теоретска претпоставка.

2. Пољско однесување

Електричен монопол

Распределба на електричното поље: Електричното поље E генерирано од електричен монопол е сферицки симетрично и следи Кулоновиот закон:

каде што $\mathrm{<br>}$q е напонот, ϵ0 е пермитивноста на вакумот, $\mathrm{<br>}$r е растојанието од напонот до точката на набљудување, а r^ е радијалниот единичен вектор.

• Распределба на електричниот потенцијал: Електричниот потенцијал   $\mathrm{<br>\; }$V на електричен монопол опфаќа линеарно со растојанието:

Магнетен монопол (хипотетичен)

• Распределба на магнетното поље: Ако магнетните монополи постоеле, тие би генерирале слично сферицки симетрично магнетно поље   $\mathrm{<br>\; }$B, според форма аналогна на Кулоновиот закон:

  

• каде што   $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">g\; е\; магнетниот\; напон, </span>\; }$μ0 е проникливоста на вакумот,   $\mathrm{<br>\; }$r е растојанието од магнетниот монопол до точката на набљудување, а r^ е радијалниот единичен вектор.

• Распределба на магнетниот скаларен потенцијал: Магнетниот скаларен потенцијал   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$ϕm исто така опфаќа линеарно со растојанието:

  

3. Геометриски карактеристики на полеските линии

• Електрични полески линии: Електричните полески линии на електричен монопол излезнуваат од позитивен напон (или се сведуваат на негативен напон) и се прошируваат до бесконечност. Овие полески линии се дивергентни, што указува дека електричното поље се раѓа надвор.

• Магнетни полески линии: Магнетните полески линии на магнетен монопол исто така би излезнуваале од монополот (или се сведуваале на него) и се прошируваале до бесконечност. Овие полески линии се слично дивергентни, што указува дека магнетното поље се раѓа надвор.

4. Вишередни мултиполови расширувања

• Електрични мултиполи: Поминувајќи електричните монополи, може да има и електрични диполи, квадруполи итн. Електричниот дипол се состои од два еднакви и противоположни напони, и неговата распределба на електричното поље се разликува од онаа на електричен монопол, покажувајќи покомплексна симетрија и карактеристики на опфаќање.

• Магнетни мултиполи: Сеуште магнетни феномени се пред сè доведени од магнетни диполи, како што се магнетни цевки или цевки со струја. Распределбата на магнетното поље на магнетен дипол е слична на онаа на електричен дипол, но во практични примените, обично само дискутуваме за магнетни диполи без вишередни магнетни мултиполи.

5. Изразување во Максвеловите равенки

• Електричен монопол: Во Максвеловите равенки, густината на напонот   $\mathrm{<br>\; }$ρ се појавува во Гаусовиот закон за електричество:

• Ова указува дека присуството на електричен монопол доведува до дивергенција во електричното поље.

• Магнетен монопол: Во стандардните Максвелови равенки, нема густината на магнетен напон   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$ρm, па Гаусовиот закон за магнетизам е:

Ова значи дека во класичниот електромагнетизам, нема изолирани магнетни монополи. Меѓутоа, ако магнетните монополи беа воведени, оваа равенка би станала:

Ова дозволува постоење на магнетни монополи.

6. Квантни ефекти

• Електричен монопол: Електричните монополи постојат во реалноста и нивните електрични поља можат да се опишат со кванта електродинамика (QED).

• Магнетен монопол: Иако магнетните монополи не биле набљудувани, тие имаат значајни теоретски импликации во кванта механика. На пример, Дирац предложил дека постоењето на магнетни монополи би довело до квантизаација на и електрични и магнетни напони и би влијало на фазата на волната функција на напонските честички.

Сума

• Електричен монопол: Познато е дека постојат, произведуваат сферицки симетрични електрични поља кои опфаќаат со квадратот на растојанието.

• Магнетен монопол: Хипотетичен, теоретски би требало да произведува слично сферицки симетрично магнетно поље кој опфаќа со квадратот на растојанието.

Главната разлика се состои во тоа што електричните монополи се реален светски феномен, додека магнетните монополи остануваат теоретска хипотеза.