Magnetik monopoldan va elektrik monopoldan ularning maydonlar jihatidan farq qanday?

Magnetik monopollar va elektrik monopollar orasidagi maydonlar bo'yicha farqlar

Magnetik monopollar va elektrik monopollar - bu elektrmagnitizmda ikki muhim konsept, ularning maydon xususiyatlari va xavfsizliklari nisbatan o'zaro aniq farqlarini ko'rsatadi. Quyida ushbu ikki turdagi monopollar maydonlar bo'yicha aniq taqqoslanishi keltirilgan:

1. Ta'riflar va fizikaviy asoslari

Elektrik monopollar: Elektrik monopollar izolyatsiya qilingan nuqta zaryadlarini, ya'ni musbat yoki manfiy zaryadlarni bildiradi. Koulombning qonuni bo'yicha, elektrik monopolardan yaratilayotgan elektr maydoni masofaning kvadratiga (1/r2) qarab kamayadi va zaryaddan radially tashqariga (yoki ichkariga) yo'nalgan.

Magnetik monopollar: Magnetik monopollar - bu elektrik monopollarga o'xshash, lekin tabiiyatda ko'rinmagan gipotetik izolyatsiya qilingan magnetik zaryadlar. Joriy magnetik jarayonlar barchasi dipollar (janub va shimol polusi juftligi) orqali yuz beradi. Agar magnetik monopollar mavjud bo'lgan bo'lsa, ular elektrik monopollar maydoniga o'xshash maydon yaratishlari mumkin, lekin bu teorik hisoblanadi.

2. Maydon xavfsizligi

Elektrik monopollar

Elektr maydonining taqsimoti: Elektrik monopollar tomonidan yaratilayotgan elektr maydoni sfeyrik simmetriya bilan ega bo'lib, Koulombning qonuniga rioya qiladi:

bu yerda $\mathrm{<br>}$q - zaryad, ϵ0 - bo'shliq dielektrik sabiti, $\mathrm{<br>}$r - zaryaddan nazarda tutilayotgan nuqtaga masofa, r^ - radius vektorning birlik vektori.

• Elektr potentsialining taqsimoti: Elektrik monopollar maydoni bo'lgan elektr potentsiali V masofaga qarab chiziqli ravishda pasayadi:

Magnetik monopollar (gipotetik)

• Magnet maydonining taqsimoti: Agar magnetik monopollar mavjud bo'lgan bo'lsa, ular o'xshash sfeyrik simmetriya bilan ega bo'lgan B maydonini yaratishlari mumkin, Koulombning qonuniga o'xshash formada:

  

• bu yerda   $\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">g\; -\; magnetik\; zaryad, </span>\; }$μ0 - bo'shliq permeabiliteti,   $\mathrm{<br>\; }$r - magnetik monopolardan nazarda tutilayotgan nuqtaga masofa, r^ - radius vektorning birlik vektori.

• Magnet skalyar potentsialining taqsimoti: Magnetik monopollar maydoni bo'lgan magnet skalyar potentsiali ϕm ham masofaga qarab chiziqli ravishda pasayadi:

  

3. Maydon chiziqlari geometrik xususiyatlari

• Elektr maydon chiziqlari: Elektrik monopollar maydoni bo'lgan elektr maydon chiziqlari musbat zaryaddan (yoki salbiy zaryadga qarab) boshlanadi va cheksizlikka qadar davom etadi. Bu maydon chiziqlari divergent, bu esa elektr maydonining tashqariga radiatsiya qilishini anglatadi.

• Magnet maydon chiziqlari: Magnetik monopollar maydoni bo'lgan magnet maydon chiziqlari ham monopoldan (yoki unga qarab) boshlanadi va cheksizlikka qadar davom etadi. Bu maydon chiziqlari ham divergent, bu esa magnet maydonining tashqariga radiatsiya qilishini anglatadi.

4. Yuqori darajadagi multipol ekspansiyalari

• Elektr multipoles: Elektrik monopollar dan tashqari, elektr dipoles, kvadrupoles va hokazo mavjud. Elektr dipol mos kelmaydigan ikki zaryadlardan iborat va elektr maydonining taqsimoti elektrik monopollardan farqli, ko'proq kompleks simmetriya va pasayish xususiyatlarini ko'rsatadi.

• Magnet multipoles: Joriy magnetik jarayonlar asosan magnet dipoles, masalan, magnitlar yoki tok oqimlar orqali yuz beradi. Magnet dipol maydonining taqsimoti elektr dipol maydonining taqsimotiga o'xshaydi, lekin amaliy qo'llanmalarda, biz adolatli ravishda faqat magnet dipoles haqida gap o'tkiradi, yuqori darajadagi magnet multipoles haqida emas.

5. Maxvell qonunchilaridagi ifodalanishi

• Elektrik monopollar: Maxvell qonunchilarida, elektr zaryad sifatsohi ρ elektrik Gauss qonunida paydo bo'ladi:

• Bu elektrik monopollar mavjudligi elektr maydonida divergensiyani yaratishini anglatadi.

• Magnetik monopollar: Standart Maxvell qonunchilarida, magnet zaryad sifatsohi ρm yo'q, shuning uchun magnetizm uchun Gauss qonuni quyidagicha:

Bu klassik elektrmagnitizmda izolyatsiya qilingan magnetik monopollar mavjud emasligini anglatadi. Lekin, agar magnetik monopollar kiritilsa, bu tenglama quyidagicha bo'ladi:

Bu magnetik monopollar mavjudligini imkoniyat beradi.

6. Kvant effektlari

• Elektrik monopollar: Elektrik monopollar haqiqiy bor va ularning elektr maydonlari kvant elektrodinamikasida (QED) ifodalash mumkin.

• Magnetik monopollar: Magnetik monopollar ko'rinmagan, ammo ular kvant mexanikada muhim teorik ta'sirga ega. Masalan, Dirak magnetik monopollar mavjudligi elektr va magnet zaryadlar kvantlashtirishiga olib kelishi va zaryadli zarrachalar maydon funksiyasining fazasiga ta'sir qilishi mumkin deb taklif qilgan.

Xulosa

• Elektrik monopollar: Mavjudligi ma'lum, kvadratik masofaga qarab kamayuvchi sferik simmetriya bilan ega bo'lgan elektr maydonini yaratadi.

• Magnetik monopollar: Gipotetik, teorik ravishda kvadratik masofaga qarab kamayuvchi o'xshash sferik simmetriya bilan ega bo'lgan magnet maydonini yaratishi mumkin.

Asosiy farq shundaki, elektrik monopollar haqiqiy dunyo fenomeni, lekin magnetik monopollar teorik hipoteza hisoblanadi.