ความแรงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อพูดถึงสนามแม่เหล็กไฟฟ้า พวกเขามักจะหมายถึงสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้า ซึ่งจริงๆ แล้วก็คือสนามแม่เหล็กของประจุที่เคลื่อนที่หรือคลื่นวิทยุ ในทางปฏิบัติ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสนามผลลัพธ์ของแรงที่มีอยู่ในขอบเขตของอวกาศภายใต้การพิจารณา สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก.

ส่วนประกอบแต่ละส่วนของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (ไฟฟ้าและแม่เหล็ก) ส่งผลต่อประจุในรูปแบบต่างๆ สนามไฟฟ้าทำหน้าที่ทั้งประจุที่อยู่นิ่งและเคลื่อนที่ ในขณะที่สนามแม่เหล็กทำหน้าที่เฉพาะกับประจุเคลื่อนที่ (กระแสไฟฟ้า)

ในความเป็นจริง เข้าใจได้ง่ายว่าระหว่างอันตรกิริยาทางแม่เหล็กนั้น สนามแม่เหล็กจะมีอันตรกิริยากัน (เช่น สนามแม่เหล็กภายนอกซึ่งไม่ได้ระบุแหล่งที่มา แต่ทราบการเหนี่ยวนำและสนามแม่เหล็กที่เกิดจากประจุเคลื่อนที่) และระหว่างอันตรกิริยาทางไฟฟ้า สนามไฟฟ้ามีปฏิสัมพันธ์—สนามไฟฟ้าภายนอกซึ่งไม่ได้ระบุแหล่งที่มา และสนามไฟฟ้าของประจุที่เป็นปัญหา

เพื่อความสะดวกในการหาแรงโดยใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ในฟิสิกส์คลาสสิก แนวคิดเกี่ยวกับความแรงของสนามไฟฟ้า E และการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก Bเช่นเดียวกับที่เกี่ยวข้องกับการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กและคุณสมบัติของตัวกลางแม่เหล็ก ปริมาณเสริม ความแรงของสนามแม่เหล็ก H… พิจารณาปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์เหล่านี้แยกกัน และในขณะเดียวกันก็เข้าใจความหมายทางกายภาพของพวกมัน

ความแรงของสนามไฟฟ้า E

หากมีสนามไฟฟ้า ณ จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ แรง F ที่แปรผันตามความแรงของสนามไฟฟ้า E และขนาดของประจุ q จะกระทำกับประจุไฟฟ้าที่จุดนั้นซึ่งอยู่ด้านข้างของสนามนี้ หากไม่ทราบพารามิเตอร์ของแหล่งที่มาของสนามไฟฟ้าภายนอก เมื่อทราบ q และ F เราสามารถหาขนาดและทิศทางของเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า E ณ จุดที่กำหนดในอวกาศโดยไม่ต้องคิดว่าใครเป็นแหล่งที่มาของ สนามไฟฟ้านี้

หากสนามไฟฟ้าคงที่และสม่ำเสมอ ทิศทางของแรงกระทำจากด้านข้างของประจุจะไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุที่สัมพันธ์กับสนามไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่เปลี่ยนแปลง โดยไม่คำนึงถึง ไม่ว่าประจุจะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ ความแรงของสนามไฟฟ้า ใน NE วัดเป็น V/m (โวลต์ต่อเมตร)

การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กข

หากมีสนามแม่เหล็ก ณ จุดที่กำหนดในอวกาศ จะไม่มีการดำเนินการใดๆ กับประจุไฟฟ้าที่อยู่นิ่งซึ่งวางอยู่ที่จุดนั้นซึ่งอยู่ด้านข้างของสนามนั้น

ถ้าประจุ q เคลื่อนที่ แรง F จะเกิดขึ้นที่ด้านข้างของสนามแม่เหล็ก และจะขึ้นอยู่กับขนาดของประจุ q และทิศทางและความเร็ว v ของการเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับสนามนี้และบน ขนาดและทิศทางของการเหนี่ยวนำเวกเตอร์สนามแม่เหล็ก B ของสนามแม่เหล็กที่กำหนด

ดังนั้น หากไม่ทราบพารามิเตอร์ของแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก ให้ทราบแรง F ขนาดของประจุ q และความเร็ว v ขนาดและทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B ที่จุดสนามที่กำหนด พบ.

ดังนั้น แม้ว่าสนามแม่เหล็กจะคงที่และสม่ำเสมอ ทิศทางของแรงที่กระทำต่อสนามแม่เหล็กจะขึ้นอยู่กับความเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุที่สัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในระบบ SI มีหน่วยวัดเป็น T (Tesla)

ความแรงของสนามแม่เหล็ก H

เป็นที่ทราบกันดีว่าสนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ซึ่งก็คือกระแส การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กเกี่ยวข้องกับกระแส หากกระบวนการเกิดขึ้นในสุญญากาศ ความสัมพันธ์นี้สำหรับจุดที่เลือกในอวกาศสามารถแสดงได้ในแง่ของการซึมผ่านของแม่เหล็กในสุญญากาศ

เพื่อความเข้าใจอันดีในความสัมพันธ์ การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และความแรงของสนามแม่เหล็ก H ลองพิจารณาตัวอย่างนี้: การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ศูนย์กลางของขดลวดที่มีกระแส I โดยไม่มีแกนจะแตกต่างจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ศูนย์กลางของขดลวดเดียวกันที่มีกระแส I เดียวกันเท่านั้น โดยมีแกนเฟอร์โรแมกเนติกอยู่ในนั้น

ความแตกต่างเชิงปริมาณในการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่มีและไม่มีแกน (ที่ความแรงของสนามแม่เหล็กเดียวกัน H) จะเท่ากับความแตกต่างในการซึมผ่านของแม่เหล็กของวัสดุของแกนกลางและสุญญากาศ สนามแม่เหล็ก SI มีหน่วยวัดเป็น A/m

การกระทำร่วมกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก (แรงลอเรนซ์) และสนามแม่เหล็ก แรงรวมนี้เรียกว่าแรงลอเรนซ์