Электрическое поле и сила Лоренца

Материал из Alt-Sci
Перейти к: навигация, поиск
Предыдущая глава ( Магнитная энергия ) Содержание книги Следующая глава ( Заряд и закон Кулона )

Соответствующие статьи Википедии: Электрическое поле, Cила Лоренца


Величину электрического поля по аналогии с магнитным полем делят на причину и следствие:

  • Причина. Напряженность поля \(\mathbf{\overrightarrow{E}}\), как отношение электрической силы к величине заряда.
  • Следствие. Электрическое смещение \(\mathbf{\overrightarrow{D}}\), зависящее от реакции вещества на действие электрических сил.
СИ СГС Упрощенная \(\tag{1}\)
\[\mathbf{\overrightarrow{E}}=\frac{\rho\mathbf{\overrightarrow{f}}}{q}=\frac{\mathbf{\overrightarrow{F}}}{Q}\] \[\mathbf{\overrightarrow{E}}=\frac{\varepsilon\rho\mathbf{\overrightarrow{f}}}{q}=\frac{\mathbf{\overrightarrow{F}}}{Q}\]
\[\mathbf{\overrightarrow{D}}=\varepsilon_0\varepsilon\mathbf{\overrightarrow{E}}\] \[\mathbf{\overrightarrow{D}}=\varepsilon\mathbf{\overrightarrow{E}}\] \[\tag{2}\]
\(\varepsilon_0\) – электрическая постоянная,

\(\varepsilon\) – относительная диэлектрическая проницаемость среды (\(\varepsilon=1\) в вакууме).

Поле образуется суммой статической и динамической (вихревой) составляющих, с суперпозицией от нескольких источников.

Напряженность электростатического поля следует из ("Электричество", 5): \[\mathbf{\overrightarrow{E}}=\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathbf{\overrightarrow{B}}\tag{3 – СИ, Упр.}\] \[\mathbf{\overrightarrow{E}}=\frac{\mathbf{\overrightarrow{v}}}{c}\times\mathbf{\overrightarrow{B}}\tag{3 – СГС}\] Направления векторов определяются правилом левой руки, или правой системой \((\mathbf{\overrightarrow{E}},\mathbf{\overrightarrow{v}},\mathbf{\overrightarrow{B}})\):

EVB.PNG

Электростатическое поле материальных частиц создается движением их эфира относительно объекта, на который действует поле. Относительная скорость движения эфира зависит от скорости движения объекта, влияя на величину напряженности по формуле (3), но это влияние компенсируется силой Лоренца, имеющей ту же самую природу и величину. Поэтому, например, сила Лоренца не учитывается в атомной теории Бора, где электрон вращается в магнитном поле ядра.

Сила Лоренца, действующая на точечный заряд \(Q\): \[\mathbf{\overrightarrow{F}}=Q\mathbf{\overrightarrow{E}}=Q\mathbf{\overrightarrow{v}}\times\mathbf{\overrightarrow{B}}\tag{4 – СИ, Упр.}\] \[\mathbf{\overrightarrow{F}}=Q\mathbf{\overrightarrow{E}}=Q\frac{\mathbf{\overrightarrow{v}}}{c}\times\mathbf{\overrightarrow{B}}\tag{4 – СГС}\] Скорость \(\mathbf{\overrightarrow{v}}\) для силы Лоренца определяется относительно источника вихревого магнитного поля. Например, генератор Фарадея имеет два работоспособных варианта конструкции:

  • Неподвижный магнит и диск, вращающийся в его поле.
  • Магнитный вращающийся диск.

Плотность энергии электрического поля определена аналогично магнитному полю (см. "Магнитная энергия"):

СИ СГС Упрощенная \(\tag{5}\)
\[w_E=\frac{\mathbf{\overrightarrow{D}}\mathbf{\overrightarrow{E}}}{2}=\frac{\varepsilon_0\varepsilon|\mathbf{\overrightarrow{E}}|^2}{2}\] \[w_E=\frac{\mathbf{\overrightarrow{D}}\mathbf{\overrightarrow{E}}}{8\pi}=\frac{\varepsilon|\mathbf{\overrightarrow{E}}|^2}{8\pi}\] \[w_E=\frac{\mathbf{\overrightarrow{D}}\mathbf{\overrightarrow{E}}}{2}=\frac{\varepsilon|\mathbf{\overrightarrow{E}}|^2}{2}\]

Плотность потенциальной энергии электрического взаимодействия: \[w=\mathbf{\overrightarrow{D}}\mathbf{\overrightarrow{E}}\tag{6}\] Минимум потенциальной энергии образуется путем нейтрализации полей. Таким образом, разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

Сила электрического взаимодействия асимметрична и ослаблена по оси вихрей, уступая магнитному притяжению, что является причиной спаривания одноименно заряженных элементарных частиц.

Асимметрия электрических сил сглаживается при большом количестве заряженных частиц и их тепловом хаотичном движении.


Предыдущая глава ( Магнитная энергия ) Содержание книги Следующая глава ( Заряд и закон Кулона )