Ruch w polu elektrycznym i magnetycznym
Ładunki spoczywające wytwarzają pole elektrostatyczne o natężeniu \( \overrightarrow{E} \), na ogół zmieniającym się od punktu do punktu. Na ładunek próbny q umieszczony w danym punkcie działa siła równa \( \overrightarrow{F}=q \overrightarrow{E} \). Ten sam wór definiuje ładunki, które mogą się dowolnie poruszać. Natężenie pola elektrycznego może zmieniać się zarówno w czasie jaki i od punktu do punktu w przestrzeni.
Siła działająca na ładunek w polu elektrycznym
W punkcie pola, w którym natężenie pola elektrycznego równe jest \( \overrightarrow{E} \), siła \( \overrightarrow{F} \) działa na ciało o ładunku q dana jest wzorem
\[ \overrightarrow{F}=q \overrightarrow{E} \]
Ładunek q należy potraktować jako obdarzony znakiem.
Pole, którego natężenie jest jednakowe w każdym punkcie pewnego obszaru nazywamy polem jednorodnym.
Ładunki, które poruszają się wytwarzają nie tylko pole elektryczne, Lae także pole magnetyczne. Właściwość przestrzeni polegającą na tym, że na znajdujące się w niej magnesy działają siły, nazywamy polem magnetycznym, zaś działające siły – siłami magnetycznymi.
Jeśli całkowity ładunek ciała jest równy zeru, występuje wówczas wyłącznie pole magnetyczne – pole takie wytwarza np. przewodnik, w którym płynie prąd stały.
Dla przypomnienia: pole elektryczne charakteryzowane było wektorem natężenia \( \overrightarrow{E} \). Jego odpowiednikiem dla pola magnetycznego jest wektor indukcji magnetycznej \( \overrightarrow{B} \). Aby opisać pole magnetyczne w jakimś obszarze, należy podać wektor \( \overrightarrow{B} \) w każdym punkcie tego obszaru.
Pole magnetyczne, podobnie jak pole elektryczne działa tylko na ładunki elektryczne. Różnica jest jednak taka, że pole magnetyczne działa wyłącznie na ładunki w ruchu : jego siła rośnie proporcjonalnie do prędkości naładowanego ciała. Pole elektryczne nie zależy od tego czy ładunek porusza się czy też nie.
Siła działająca na ładunek w polu magnetycznym
W punkcie pola, w którym indukcja magnetyczna równa jest \( \overrightarrow{B} \), siła \( \overrightarrow{F} \) działająca na ciało o ładunku q i prędkości \( \overrightarrow{v} \) wyrażona wzorem:
\[ \overrightarrow{F}=q \overrightarrow{v} \times B \]
Jednostką indukcji w układzie SI jest tesla (T), określona jako taka wielkość indukcji magnetycznej, przy której na ciało o ładunku 1C, poruszające się prostopadle do kierunku \( \overrightarrow{B} \) z prędkością \( 1\frac{m}{s} \) działa siła 1N:
\[ 1T=\frac{1N}{1C \cdot 1\frac{m}{s}}=\frac{1kg \cdot 1\frac{m}{s^2}}{1A \cdot m}=\frac{kg}{A \cdot s^2} \]
Jeśli pole elektryczne oraz magnetyczne występuje jednocześnie mówimy wówczas o polu elektromagnetycznym. Podobnie jak dla pola elektrycznego, pole magnetyczne nazywamy jednorodnym w danym obszarze, gdy indukcja pola \( \overrightarrow{B} \) jest w tym obszarze jednakowa i niezależna od punktu.
Zobacz Komentarze ( 0 )