Ano ang pagkakaiba ng magnetic monopole at electric monopole sa kanilang mga field?

Pagkakaiba ng Magnetic Monopoles at Electric Monopoles sa mga Field

Ang magnetic monopoles at electric monopoles ay dalawang mahalagang konsepto sa electromagnetism, at ipinapakita nila ang malaking pagkakaiba sa kanilang mga katangian ng field at pag-uugali. Sa ibaba ay isang detalyadong paghahambing ng mga ito sa kanilang mga field:

1. Definisyon at Pisikal na Background

Electric Monopole: Ang electric monopole ay tumutukoy sa isang isolated point charge, maaaring positibo o negatibo. Ayon sa Coulomb's law, ang electric field na ginagawa ng isang electric monopole ay bumababa bilang square ng distansya (1/r2) at tumuturo radial outward mula (o inward patungo) sa charge.

Magnetic Monopole: Ang magnetic monopole ay isang hipotetikal na isolated magnetic charge, katulad ng konsepto ng isang electric monopole. Gayunpaman, hindi pa natatangi ang magnetic monopoles sa kalikasan. Ang kasalukuyang magnetic phenomena ay lahat dahil sa dipoles (isang pares ng north at south poles). Kung umiiral ang magnetic monopoles, magiging kapareho ang kanilang magnetic field sa electric monopole, ngunit ito ay mananatiling teoretikal na asumpsiyon.

2. Pag-uugali ng Field

Electric Monopole

Distribusyon ng Electric Field: Ang electric field E na ginagawa ng isang electric monopole ay spherically symmetric at sumusunod sa Coulomb's law:

kung saan $\mathrm{<br>}$q ang charge, ϵ0 ang vacuum permittivity, $\mathrm{<br>}$r ang distansya mula sa charge hanggang sa observation point, at r^ ang radial unit vector.

• Distribusyon ng Electric Potential: Ang electric potential   $\mathrm{<br>\; }$V ng isang electric monopole ay bumababa linearly sa distansya:

Magnetic Monopole (Hipotetikal)

• Distribusyon ng Magnetic Field: Kung umiiral ang magnetic monopoles, magiging kapareho ang kanilang spherically symmetric magnetic field   $\mathrm{<br>\; }$B, sumusunod sa form na katulad ng Coulomb's law:

  

• kung saan   $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">g\; ang\; magnetic\; charge, </span>\; }$μ0 ang vacuum permeability,   $\mathrm{<br>\; }$r ang distansya mula sa magnetic monopole hanggang sa observation point, at r^ ang radial unit vector.

• Distribusyon ng Magnetic Scalar Potential: Ang magnetic scalar potential   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$ϕm ay bumababa linearly sa distansya:

  

3. Heometrikong Katangian ng Mga Field Lines

• Electric Field Lines: Ang electric field lines ng isang electric monopole ay lumalabas mula sa positive charge (o nagko-converge sa negative charge) at lumalabas hanggang sa infinity. Ang mga field lines na ito ay divergent, na nagpapahiwatig na ang electric field ay radiates outward.

• Magnetic Field Lines: Ang magnetic field lines ng isang magnetic monopole ay lumalabas mula sa monopole (o nagko-converge sa ito) at lumalabas hanggang sa infinity. Ang mga field lines na ito ay parehong divergent, na nagpapahiwatig na ang magnetic field ay radiates outward.

4. Mas Mataas na Order ng Multipole Expansions

• Electric Multipoles: Bukod sa electric monopoles, maaari rin ang electric dipoles, quadrupoles, atbp. Ang isang electric dipole ay binubuo ng dalawang equal at opposite charges, at ang distribusyon ng electric field nito ay naiiba mula sa isang electric monopole, na may mas komplikadong symmetry at decay characteristics.

• Magnetic Multipoles: Ang kasalukuyang magnetic phenomena ay pangunahing dulot ng magnetic dipoles, tulad ng bar magnets o current loops. Ang distribusyon ng magnetic field ng isang magnetic dipole ay katulad ng isang electric dipole, ngunit sa praktikal na aplikasyon, madalas lamang tayo nag-uusap tungkol sa magnetic dipoles nang walang mas mataas na order ng magnetic multipoles.

5. Pagsipat sa Maxwell's Equations

• Electric Monopole: Sa Maxwell's equations, ang charge density   $\mathrm{<br>\; }$ρ ay lumilitaw sa Gauss's law for electricity:

• Ito ay nagpapahiwatig na ang pagkakaroon ng isang electric monopole ay nagdudulot ng divergence sa electric field.

• Magnetic Monopole: Sa standard na Maxwell's equations, wala magnetic charge density   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$ρm, kaya ang Gauss's law for magnetism ay:

Ito ay nangangahulugan na sa classical electromagnetism, wala isolated magnetic monopoles. Gayunpaman, kung iminumungkahing umiiral ang magnetic monopoles, ang equation na ito ay magiging:

Ito ay nagbibigay-daan para sa pagkakaroon ng magnetic monopoles.

6. Quantum Effects

• Electric Monopole: Umiiral ang electric monopoles sa totoong buhay at maaaring ilarawan ang kanilang electric fields gamit ang quantum electrodynamics (QED).

• Magnetic Monopole: Bagama't hindi pa natatangi ang magnetic monopoles, may malaking teoretikal na implikasyon sila sa quantum mechanics. Halimbawa, inihanda ni Dirac na ang pagkakaroon ng magnetic monopoles ay magdudulot ng quantization ng parehong electric at magnetic charges at apektado ang phase ng wave function ng charged particles.

Buod

• Electric Monopole: Kilala na umiiral, gumagawa ng spherically symmetric electric fields na bumababa bilang square ng distansya.

• Magnetic Monopole: Hipotetikal, teoretikal na dapat gumawa ng kaparehong spherically symmetric magnetic field na bumababa bilang square ng distansya.

Ang pangunahing pagkakaiba ay nasa kung saan ang electric monopoles ay isang tunay na mundo phenomenon, samantalang ang magnetic monopoles ay mananatiling teoretikal na hypothesis.