Чем различаются электрические и магнитные явления кратко

Обновлено: 06.07.2024

Постепенно электрические эксперименты перестают быть модными развлечениями и все более превращаются в мощное средство познания неизведанных тайн природы.

Среди ряда теорий электричества, разработанных в XVIII в., заслуживает внимания теория петербургского академика Леонарда Эйлера (1707–1783 гг.) — одного из выдающихся ученых своего времени. Подобно М.В. Ломоносову Л. Эйлер отрицал существование особой электрической материи и считал, что электрические явления обусловлены разрежением и сгущением эфира. Эта теория является дальнейшим развитием идей М.В. Ломоносова и приближается к эфирным теориям электричества XIX в. Л. Эйлером описана также и одна из конструкций электростатической машины (1761 г.), от которой заряжалась лейденская банка.

Углубление исследований в области статического электричества не могло не привести к опровержению ряда ошибочных выводов, сделанных физиками в начальный период изучения явления электричества. Одним из таких ошибочных выводов было, как уже отмечалось, утверждение о невозможности электризации металлов трением.

В.В. Петров специально изучал явления статического электричества в разреженном воздухе и атмосфере различных газов. С этой целью он построил совершенно оригинальную электростатическую машину (рис. 1.8), помещавшуюся под колоколом воздушного насоса. Установленный там же термометр позволял исследовать электрические разряды при разных температурах [1.8].

В частности, В.В. Петров убедительно подтвердил возрастание электрической проводимости воздуха при его нагревании; обнаружил образование оксидов азота при электрических разрядах в воздухе.

Рис. 1.8. Электростатическая машина Петрова

В последней четверти XVIII в. начинает все более проявляться новый образ мышления ученых, исследующих электрические и магнитные явления. Сделанные еще в 40–50-х годах М.В. Ломоносовым и Г.В. Рихманом первые шаги от качественных наблюдений к установлению количественных закономерностей вызывают все больший интерес. Возможность перехода к количественным исследованиям обусловливалась как успехами математики, так и совершенствованием измерительных устройств.

Как уже отмечалось, Ф. Эпинус пытался аналитически определить силу взаимодействия электрических зарядов. Вслед за ним английский ученый Генри Кавендиш (1731–1810 гг.) в своей статье (1771 г.) указывал на то, что притяжение двух электрических зарядов обратно пропорционально расстоянию в степени меньше третьей. В 1766 г. англичанин Т. Лейн изобрел новый тип электрометра, представлявшего собой разрядник с градуированием расстояния между электродами. С помощью такого электрометра можно было по расстоянию, при котором происходил пробой, определять напряжение электростатической машины. Известны также попытки физиков найти закон магнитного действия.

Рис. 1.9. Крутильные весы Ш. Кулона

1 — микрометрический круг с указателем и зажимом для подвешивания металлической нити 2, на которой висит стрелка 3 с бузиновым шариком; 4 — неподвижный бузиновый шарик, заряжаемый электрическим зарядом

Ш. Кулон аналитически и экспериментально доказал, что электричество распространяется по поверхности проводника, а также равномерно распределяется по поверхности изолированной проводящей сферы. Исследования Ш. Кулона способствовали применению математического анализа в теории электричества и магнетизма, распространению математического понятия потенциала (ранее введенного в механику) на электрическое и магнитное поля.

1.1. Кудрявцев П.С. История физики. М: Учпедгиз, М., 1948; т. 2, 1956.

1.2. Лебедев В. Электричество, магнетизм и электротехника в их историческом развитии. Дофарадеевский период. М. — Л.: Гостехиздат, 1937.

1.3. Кузнецов Б.Г. История энергетической техники. М. — Л.: Гостехиздат, 1937.

1.4. Белькинд Л.Д., Конфедератов И.Я., Шнейберг Я.А. История техники. М.: Госэнергоиздат, 1956.

1.5. История энергетической техники / Л.Д. Белькинд, О.Н. Веселовский, И.Я. Конфедератов, Я.А. Шнейберг. М.: Госэнергоиздат, 1960.

1.6. Веселовский О.Н., Шнейберг Я.А. Очерки по истории электротехники. М.: Изд-во МЭИ, 1993.

1.7. Карцев В.П. Магнит за три тысячелетия. М.: Энергоатомиздат, 1988.

1.8. Петров В.В. Новые электрические опыты. СПб., 1804.

1.9. Болотов А.Т. Краткие и на опытности основанные замечания о электрицизме и о способности электрических махин к помоганию от разных болезней. СПб., 1803.

1.10. Ломоносов М.В. Избранные философские произведения. М.: ГосПолитиздат, 1950.

1.11. Эпинус Ф.У. Опыт теории электричества и магнетизма. СПб., 1759.

1.12. Льоцци М. История физики. М.: Мир, 1970.

1.13. Околотин B.C. Вольта. М.: Молодая гвардия, 1986.

1.14. История энергетической техники СССР. М.: Госэнергоиздат, 1957.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Системы оперативно-диспетчерского управления электрическими сетями и энергосистемами

Системы оперативно-диспетчерского управления электрическими сетями и энергосистемами Вопрос. С помощью каких средств осуществляется оперативно-диспетчерское управление объектами четвертой группы – электрическими сетями и энергосистемами?Ответ. Осуществляется с

Установление перегородок

Установление перегородок Для того чтобы разделить все пространство дома на отдельные комнаты, необходимо установить перегородки. Они могут быть одинарными, двойными и тройными, со звукоизоляцией и без нее.Одинарные перегородки. Для устройства одинарных перегородок

Между двумя войнами

Между двумя войнами В Советском Союзе созданию автоматической и самозарядной винтовок в межвоенный период уделялось повышенное внимание. Об этом свидетельствует ряд конкурсов на лучший проект оружия этого типа и большое количество представленных на испытания

45. Критерии гидродинамического подобия

45. Критерии гидродинамического подобия Условия гидродинамического подобия требуют равенства всех сил, но это практически не удается.По этой причине, подобие устанавливают по какой-нибудь из этих сил, которая в данном случае преобладает. Кроме того, требуется выполнение

Глава 23 Между войнами

ПРИЛОЖЕНИЕ С (справочное) Образец плана документирования. Документация пользователя для системы ABC — административного управления магнитными лентами

ПРИЛОЖЕНИЕ С (справочное) Образец плана документирования. Документация пользователя для системы ABC — административного управления магнитными лентами С.1 Введение В настоящем плане описана стратегия разработки документации пользователя для системы ABC, представляемой в

30. Электромагниты: расчет и конструирование. Теория подобия магнитных систем

30. Электромагниты: расчет и конструирование. Теория подобия магнитных систем Что касается электромагнитов как приборов, то их применяют в качестве коммутирующих устройств, в виде реле и удерживающих устройств.Электромагнит-реле – устройство, которое состоит из

2.6. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

2.6. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ Дальнейшее изучение явлений электричества и магнетизма привело к открытию новых фактов [1.4–1.6].В 1821 г. профессор Берлинского университета Томас Иоганн Зеебек (1770–1831 гг.), занимаясь

4.1.2 Установление модели жизненного цикла ПО

4.1.2 Установление модели жизненного цикла ПО В рамках конкретного проекта создания ПО должны быть установлены одна или несколько моделей жизненного цикла ПО, в соответствии с которыми выбирают необходимые работы для каждого процесса, определяют последовательность их

Электрические явления сегодня так распространены, что мы этого почти не замечаем каждый день мы пользуемся электрическим освещением, транспортом (рис. 1.11), бытовыми электроприборами, компьютерами.

Электрические явления вызваны взаимодействием электрически заряженных тел или электрически заряженных частиц вещества. Установлено, что есть два типа электрических зарядов: положительные и отрицательные. Заряды одного типа (их называют одноименными) отталкиваются, а заряды разных типов (разноименные) притягиваются.

Поворот магнитной стрелки вызванный взаимодействием двух магнитов: маленького — стрелки компаса и огромного — земного шара.

2 Альберт Эйнштейн жил и работал в Швейцарии, Германии и США.

Во второй половине 19- го века было установлено, что электрические и магнитные явления тесно связаны друг с другом. Например, северное сияние (рис. 1.13) вызвано тем, что электрически заряженные частицы, летящие из космоса, взаимодействуют с Землей как с магнитом.

Электрические и магнитные явления вместе называют электромагнитными. Благодаря им работают электростанции и электродвигатели, радиосвязь, телевидение (рис. 1.14), компьютеры (рис. 1.15).

Электромагнитные явления вызванные электромагнитным полем, пронизывающим пространство вокруг нас. Благодаря электромагнитному полю мы видим, ибо свет является разновидностью электромагнитных волн. Благодаря электромагнитным волнам работает радиосвязь и телевидение.

Разделы физики, которые изучают электрические и магнитные явления, называют электричеством и магнетизмом. Их законы открыли ученые нескольких стран.

В предыдущей статье мы пришли к пониманию того, что положительные и отрицательные электрические заряды представляют по своей природе различные временные смещения (в прошлое или будущее), возникающие в одной элементарной частице относительно другой. Какова же природа электрического и магнитного?

Если принять во внимание, что само движение и количество движения являются понятиями относительными, то закономерным представляется вопрос, что же происходит с отдельными элементами единой системы, когда они участвуют одновременно в разнонаправленных движениях?

Для понимания физической сути различий между электрическим и магнитным воспользуемся образом вращающегося вокруг своей оси электрона. Эта более чем упрощенная трактовка спина, тем не менее позволяет получить наглядное представление о природе электрического и магнитного. Образ вращающихся элементарных частиц будет и в дальнейшем использоваться в модельных построениях.

В атоме водорода электрон вращается вокруг протонного ядра. Наличие спинового вращения электрона приводит к тому, что различные части электрона одновременно участвуют в разнонаправленных движениях, как это показано на рисунке.

рис. Иллюстрация возникновения временных смещений во вращающемся вокруг протона и одновременно собственной оси электроне (вращение по типу "Юлы"

Таким образом, физическая суть различий между электрическим и магнитным заключается в том, что магнитное - это возникновение разнонаправленных временных смещений внутри элементарной частицы, а электрическое - это относительные временные смещения, существующие в одной элементарной частице (электроне), относительно другой элементарной частицы (протона атомного ядра).

Из изложенного следует, что магнитное разделить нельзя, а электрическое можно. Существование магнитного монополя по этой модели невозможно.

Можно представить себе и другой тип вращения на орбите электрона - вращение по типу "пули", когда ось его вращения совпадает с направлением движения электрона по орбите. В этом случае временных смещений и соответственно возникновение магнитного момента на "экваторе" электрона не происходит. В зависимости от положения оси вращения электрона все вещества делятся на ферромагнетики, парамагнетики, диамагнетики и др.

Магнитное и электрическое поля часто рассматриваются вместе, поскольку их можно назвать двумя сторонами одной медали. Для рассматриваемых понятий характерно много общих черт. К примеру, оба поля создаются электрическими зарядами. К тому же на все заряженные тела оказывает воздействие кулоновская сила. При этом существует и много отличий магнитного поля от электрического. Они затрагивают источники, графическое изображение, единицы измерения.

Что такое электрическое поле?

В физике под этим понятием принято понимать векторное поле, которое формируется вокруг частиц или тел, обладающих определенным зарядом. Электрическое поле считается одной из двух неотъемлемых составляющих электромагнитного поля.

Чтобы лучше разобраться в природе этого явления, нужно вспомнить, что такое кулоновская сила. Закон Кулона служит для определения степени взаимодействия между каждым из пары точечных электрических зарядов. При этом он учитывает сведения об интервале между ними.

Чтобы разобраться в напряженности явления, стоит обратиться к такому примеру:

Есть 2 тела, которые обладают зарядом. При этом одно из них является неподвижным, а второе – перемещается вокруг первого.
Кулоновская сила в этом случае равняется произведению заряда и напряженности.
Напряженность будет включать параметр центрального заряда и квадрат расстояния от центра до второго тела.

Примечательно, что для каждой точки электрического поля параметр кулоновской силы и направление будут отличаться. В силу разницы направлений в разных точках понятие считается векторным.

Что такое магнитное поле?

Под этим термином в физике понимают силовое поле, которое оказывает влияние исключительно на движущиеся тела, частицы или заряды. Каждый из элементов характеризуется магнитным моментом. Сила в таком случае меньше зависит от движения заряда. В качестве заряженных частиц в этом случае выступают электроны. Что касается напряженности этого вида поля, величина будет находиться в прямой пропорции от скорости заряда и его параметров.

В качестве лучшего примера стоит привести планету Земля. Ее центральная часть состоит из раскаленного железа. Как и другие металлические объекты, он может перемещать по себе электроны. Именно поэтому наибольшее магнитное поле на Земле формируется самой планетой, или ее центром, если сказать точнее. Если это поле исчезнет, высока вероятность катастроф и даже гибели живых организмов.

В качестве более стандартного примера такого понятия стоит привести электромагниты. Они, как правило, включают провода, которые обмотаны вокруг ферромагнетиков. Эти элементы представляют собой ряд веществ, которые приобретают магнитные характеристики лишь в том случае, если их температура ниже конкретного уровня. Последний параметр называют в физике температурой Кюре. По сути, ферромагнетики считаются уникальными элементами. Они вступают во взаимодействие с магнитным полем, но при этом не несут движущихся зарядов.

В чем разница между электрическим полем и магнитным полем?

Оба рассматриваемых понятия считаются силовыми. Это означает, что в каждой точке пространства, в которой действует поле, на заряд влияет конкретная сила. В другой точке ее значение будет отличаться. Электромагнитное поле оказывает воздействие на заряженные тела и частицы. При этом оно действует на все заряды, тогда как магнитное поле – исключительно на движущиеся.

Существуют вещества, которые взаимодействуют с магнитным полем, но не включают движущиеся заряды. К ним, в частности, относятся ферромагнетики. Этим понятие отличается от электрического поля, поскольку аналогичных веществ для него не существует. У магнитов, естественных или намагниченных тел существует 2 полюса. Их называют южным и северным.

Обычные электрические заряды считаются сравнительно однородными. Они не включают полюсов. При этом для таких зарядов характерно 2 типа – положительные и отрицательные. Знак оказывает воздействие на направление кулоновской силы. Как следствие, это влияет на взаимодействие двух заряженных частиц. Знак не будет оказывать влияния на взаимодействие других заряженных частиц с магнитным полем. Он только поменяет местами полюса.

Отличается и графическое изображение рассматриваемых физических явлений. Линии напряженности электрического поля обладают началом и концом. Их можно визуализировать. В качестве примера стоит привести кристаллы хинина в масле. Линии индукции замкнуты. Их тоже можно визуализировать. Примером этого служат металлические опилки.

Отдельно стоит упомянуть электромагнитное поле, которое обладает характеристиками как электрического, так и магнитного поля. Это означает, что оно способно в определенных условиях поворачивать стрелку компаса и перемещать электрически заряженные частицы. Обе составляющие имеют тесную взаимосвязь друг с другом. Каждая из них отличается своим энергетическим запасом. Именно он влияет на энергию всего электромагнитного поля.

Возникновение электромагнитного поля возможно при любом, даже небольшом изменении тока в проводниках. При этом оно оказывает влияние на прилегающие зоны пространства, передает им собственную энергию. В результате в этих местах тоже появляется электромагнитное поле.

Сравнительная таблица

Главные особенности и отличия рассматриваемых понятий приведены в таблице:

Выводы

Оба рассматриваемых понятия изучаются разделом физики, который называется электромагнетизмом. Они представляют собой отдельные объекты, но имеют тесную взаимосвязь друг с другом. Электрическим полем называют область вокруг перемещающейся электрически заряженной частицы. Она также создает магнитное поле.

Читайте также: