Champs de particules chargées, champs électromagnétiques et électrostatiques et leurs composants
Les particules et les champs sont deux types de matière. Un trait caractéristique de l'interaction des particules est qu'elle n'a pas lieu dans leur contact direct, mais à une certaine distance entre elles.
Cela est dû au fait que les particules sont liées au champ qui les entoure et détermine l'interaction entre elles. Ainsi, les particules interagissent à travers leurs champs.
Les champs sont distribués dans l'espace, contrairement aux particules discrètes, de manière continue. Certaines interactions sont de nature double. Ainsi, par exemple, un champ électromagnétique se propageant dans l'espace sous forme d'ondes est détecté simultanément sous forme de particules discrètes - les photons.
Dans la nature, il existe des champs de différents types : gravitationnels (gravitationnels), magnétostatiques, électrostatiques, nucléaires, etc. Chaque champ est caractérisé par des propriétés distinctes et inhérentes.
Entre deux types de matière — les particules et les champs — il existe une connexion interne, qui se manifeste principalement par le fait que tout changement d'état des particules se reflète directement dans le champ (et inversement, tout changement de champ affecte les particules ), ainsi qu'en présence de propriétés générales : masse, énergie, quantité de mouvement ou quantité de mouvement, etc.
De plus, les particules peuvent se transformer en un champ et le champ en les mêmes particules. Tout cela montre que la matière et le champ sont deux types de matière.
De plus, il existe une différence entre les champs et les particules, ce qui nous permet de les considérer comme différents types de matière.
Cette différence consiste dans le fait que les particules élémentaires sont discrètes et occupent un certain volume, elles sont imperméables aux autres particules : un même volume ne peut être occupé par des corps et particules différents. Les champs sont continus et ont une perméabilité élevée : des champs de types différents peuvent être situés simultanément dans un même volume d'espace.
Les particules et les corps peuvent se déplacer dans l'espace sous l'influence de forces extérieures, accélérées ou ralenties, c'est-à-dire que la vitesse de déplacement des particules dans l'espace peut être différente. Les champs se propagent dans l'espace à la même vitesse, par exemple dans le vide - à une vitesse égale à la vitesse de la lumière.
Les particules et les champs étant étroitement liés les uns aux autres et constituant un tout, il est impossible d'établir une frontière exacte entre une particule et son champ dans l'espace.
Cependant, il est possible de spécifier une très petite région de l'espace dans laquelle les propriétés d'une particule discrète se manifestent. En ce sens, il est conditionnellement possible de déterminer les dimensions particules élémentaires… Dans l'espace en dehors de la région spécifiée, on peut supposer qu'il n'y a qu'un champ associé à une particule élémentaire.
Le champ électromagnétique et ses composants
En génie électrique, on considère un champ causé par le mouvement de particules porteuses charges électriques… Un tel champ est appelé électromagnétique. Les phénomènes liés à la propagation de ce champ sont appelés phénomènes électromagnétiques.
Les électrons circulant dans un atome autour d'un noyau interagissent avec les protons par l'intermédiaire d'un champ électrique, tandis que leur mouvement équivaut à un courant électrique qui, comme le montre l'expérience, est toujours associé à la présence d'un champ magnétique.
Par conséquent, le champ par lequel les particules élémentaires de l'atome interagissent les unes avec les autres, c'est-à-dire le champ électromagnétique, se compose de deux champs : électrique et magnétique. Ces domaines sont interconnectés et indissociables les uns des autres.
Extérieurement, le champ électromagnétique à l'examen macroscopique se manifeste dans certains cas sous la forme d'un champ stationnaire, et dans d'autres cas sous la forme d'un champ alternatif.
Dans l'état stationnaire des atomes d'une substance donnée, à la fois le champ électrique (dans ce cas, le champ dans les atomes est complètement lié à des charges égales de signes différents) et le champ magnétique (dû à l'orientation chaotique des orbites électroniques) dans l'espace extra-atmosphérique n'est pas détecté.
Cependant, si l'équilibre dans l'atome est perturbé (un ion se forme, un mouvement dirigé se superpose à un mouvement chaotique, les courants élémentaires de substances magnétiques sont orientés dans une direction, etc.), alors en dehors de cette substance, le champ peut être détecté.De plus, si l'état spécifié est maintenu inchangé, les caractéristiques du champ ont une valeur constante dans le temps. Un tel champ est appelé champ stationnaire.
Le champ stationnaire lors de l'examen macroscopique se présente dans un certain nombre de cas sous la forme d'une seule composante: soit sous la forme d'un champ électrique (par exemple, le champ des corps chargés stationnaires), soit sous la forme d'un champ magnétique (par exemple exemple, le champ des aimants permanents).
Les composantes d'un champ électromagnétique stationnaire sont indissociables des particules chargées en mouvement : la composante électrique est associée à des charges électriques, et la composante magnétique accompagne (entoure) les particules chargées en mouvement.
Un champ électromagnétique variable est formé à la suite du mouvement changeant ou oscillant de particules chargées, de systèmes ou de constituants de champs stationnaires. Une caractéristique d'un tel champ haute fréquence est qu'après son apparition (après avoir été émis par une source), il est séparé de la source et pénètre dans l'environnement sous forme d'ondes.
La composante électrique de ce champ existe à l'état libre, séparée des particules matérielles et a un caractère vortex. Le même champ est la composante magnétique : elle existe également à l'état libre, non associée à des charges en mouvement (ou à un courant électrique). Cependant, les deux domaines représentent un tout inséparable et, dans le processus de déplacement dans l'espace, ils se transforment constamment l'un dans l'autre.
Le champ électromagnétique variable est détecté par l'impact sur les particules et les systèmes situés sur le chemin de sa propagation, qui peuvent être mis dans un mouvement oscillant, ainsi qu'au moyen de dispositifs qui convertissent l'énergie du champ électromagnétique en énergie d'un autre type (par exemple, thermique) .
Un cas particulier est l'action de ce champ sur les organes visuels des êtres vivants (la lumière est une onde électromagnétique).
Composantes du champ électromagnétique — champs électriques et magnétiques ont été découvertes et étudiées avant le champ électromagnétique, et indépendamment les unes des autres : aucune connexion n'a alors été découverte entre elles. Cela a conduit au fait que les deux zones étaient considérées comme indépendantes.
Des considérations théoriques, puis confirmées par l'expérience, montrent qu'il existe un lien inextricable entre les champs électriques et magnétiques, et tout phénomène électrique ou magnétique s'avère toujours être électromagnétique.
Voir également: Champ électrique et magnétique : quelles sont les différences ?
Champ électrostatique
Seul un champ électrique est détecté dans le vide ou un milieu diélectrique autour de corps isolés immobiles par rapport à l'observateur avec un excès inchangé dans l'espace et dans le temps (au sens macroscopique) de charges électriques de même signe obtenues lors de l'ionisation des atomes ( à la suite d'un look électrifié - Électrification des corps, interaction des charges).Un tel champ est appelé électrostatique.
Un champ électrostatique est un type de champ électrique stationnaire et en diffère en ce que les particules chargées élémentaires qui provoquent le champ électrostatique ne sont qu'en mouvement chaotique, tandis que le champ stationnaire est déterminé par le mouvement dirigé des électrons superposé au mouvement chaotique.
Dans ce domaine, la constance des caractéristiques est due à la reproduction continue de la répartition des charges dans le domaine (processus d'équilibre).
Dans un champ électrostatique, l'action générale d'un grand nombre de particules chargées de manière unique en mouvement chaotique continu dans différentes directions est perçue à l'extérieur d'un corps chargé comme un champ avec une charge électrique de même signe qui ne change pas dans le temps.
L'effet de la composante magnétique dans le champ électrostatique est mutuellement neutralisé en raison du mouvement chaotique des porteurs de charge dans l'espace et n'est donc pas détecté.
Une caractéristique distinctive du champ électrostatique est la présence de corps de source et de drain, auxquels sont attribués des charges en excès de signes différents (corps à partir desquels ce champ semble s'écouler et dans lesquels il s'écoule).
Le champ électrostatique et les corps électrifiés, qui sont les sources et les puits du champ, sont inséparables les uns des autres, représentant une seule entité physique.
En cela, le champ électrostatique diffère de la composante électrique du champ électromagnétique alternatif, qui, existant à l'état libre, a un caractère vortex, n'a ni source ni drain.
Aucune énergie n'est dépensée pour maintenir cet état du champ électrostatique. Il n'est nécessaire que lorsque ce champ est établi (il faut de l'énergie pour émettre en continu un champ électromagnétique).
Un champ électrostatique peut être détecté par la force mécanique agissant sur des corps chargés fixes placés dans ce champ, ainsi qu'en induisant ou en dirigeant des charges électrostatiques sur des corps métalliques fixes et par la polarisation de corps diélectriques fixes placés dans ce champ.
Voir également:
Caractéristiques du champ électrique