Trường hạt tích điện, trường điện từ và tĩnh điện và các thành phần của chúng
Hạt và trường là hai loại vật chất. Một đặc điểm đặc trưng của sự tương tác của các hạt là nó không diễn ra khi tiếp xúc trực tiếp với chúng mà ở một khoảng cách nhất định giữa chúng.
Điều này là do thực tế là các hạt có liên quan đến trường bao quanh chúng và xác định sự tương tác giữa chúng. Do đó, các hạt tương tác thông qua các trường của chúng.
Các trường được phân phối trong không gian, không giống như các hạt rời rạc, liên tục. Một số tương tác có bản chất kép. Vì vậy, ví dụ, một trường điện từ lan truyền trong không gian dưới dạng sóng được phát hiện đồng thời dưới dạng các hạt rời rạc - photon.
Trong tự nhiên, có các trường thuộc nhiều loại: hấp dẫn (hấp dẫn), từ tĩnh, tĩnh điện, hạt nhân, v.v. Mỗi lĩnh vực được đặc trưng bởi các thuộc tính riêng biệt, vốn có.
Giữa hai loại vật chất - hạt và trường - có một mối liên hệ bên trong, được biểu hiện chủ yếu ở chỗ bất kỳ sự thay đổi nào về trạng thái của các hạt đều được phản ánh trực tiếp trong trường (và ngược lại, bất kỳ thay đổi nào trong trường đều ảnh hưởng đến các hạt). ), cũng như với sự có mặt của các tính chất chung: khối lượng, năng lượng, động lượng hoặc xung lượng, v.v.
Ngoài ra, các hạt có thể biến thành một trường và trường thành các hạt giống nhau. Tất cả điều này cho thấy vật chất và trường là hai loại vật chất.
Ngoài ra, có một sự khác biệt giữa các trường và các hạt, cho phép chúng ta coi chúng là các loại vật chất khác nhau.
Sự khác biệt này nằm ở chỗ các hạt cơ bản rời rạc và chiếm một thể tích nhất định, chúng không thấm vào các hạt khác: cùng một thể tích không thể bị chiếm bởi các vật thể và hạt khác nhau. Các trường liên tục và có tính thấm cao: các trường thuộc các loại khác nhau có thể được định vị đồng thời trong cùng một thể tích không gian.
Các hạt và vật thể có thể chuyển động trong không gian dưới tác dụng của ngoại lực, được tăng tốc hoặc giảm tốc độ, tức là tốc độ chuyển động của các hạt trong không gian có thể khác nhau. Các trường truyền trong không gian với cùng tốc độ, chẳng hạn như trong chân không - với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng.
Vì các hạt và trường có quan hệ chặt chẽ với nhau và tạo thành một tổng thể nên không thể thiết lập một ranh giới chính xác giữa một hạt và trường của nó trong không gian.
Tuy nhiên, có thể xác định một vùng không gian rất nhỏ trong đó các tính chất của một hạt rời rạc được biểu hiện. Theo nghĩa này, có thể xác định kích thước một cách có điều kiện Các hạt cơ bản… Trong không gian nằm ngoài miền xác định, có thể coi như chỉ tồn tại trường liên kết với một hạt cơ bản.
Trường điện từ và các thành phần của nó
Trong kỹ thuật điện, một trường được coi là gây ra bởi sự chuyển động của các hạt mang điện sạc điện… Trường như vậy được gọi là điện từ. Các hiện tượng liên quan đến sự lan truyền của trường này được gọi là hiện tượng điện từ.
Các electron chuyển động trong một nguyên tử xung quanh hạt nhân tương tác với các proton thông qua một điện trường, đồng thời chuyển động của chúng tương đương với một dòng điện, như kinh nghiệm cho thấy, dòng điện này luôn gắn liền với sự hiện diện của từ trường.
Do đó, trường mà qua đó các hạt cơ bản của nguyên tử tương tác với nhau, tức là trường điện từ, bao gồm hai trường: điện và từ. Các lĩnh vực này được kết nối với nhau và không thể tách rời nhau.
Bên ngoài, trường điện từ khi kiểm tra vĩ mô biểu hiện trong một số trường hợp ở dạng trường đứng yên và trong các trường hợp khác ở dạng trường xen kẽ.
Ở trạng thái đứng yên của các nguyên tử của một chất nhất định, cả điện trường (trong trường hợp này là trường trong nguyên tử được liên kết hoàn toàn với các điện tích khác dấu bằng nhau) và từ trường (do sự định hướng hỗn loạn của các quỹ đạo electron) trong không gian bên ngoài không được phát hiện.
Tuy nhiên, nếu trạng thái cân bằng trong nguyên tử bị xáo trộn (một ion được hình thành, chuyển động có hướng được đặt chồng lên chuyển động hỗn loạn, các dòng cơ bản của các chất từ tính được định hướng theo một hướng, v.v.), thì trường có thể được phát hiện bên ngoài chất này.Ngoài ra, nếu trạng thái đã chỉ định được duy trì không thay đổi, thì các đặc tính của trường có giá trị không đổi theo thời gian. Trường như vậy được gọi là trường đứng yên.
Trường tĩnh trong quá trình kiểm tra vĩ mô trong một số trường hợp xảy ra ở dạng chỉ một thành phần: ở dạng điện trường (ví dụ: trường của các vật thể tích điện đứng yên) hoặc ở dạng từ trường (đối với ví dụ, trường nam châm vĩnh cửu).
Các thành phần của trường điện từ đứng yên không thể tách rời khỏi các hạt tích điện chuyển động: thành phần điện liên quan đến điện tích và thành phần từ đi kèm (bao quanh) các hạt tích điện chuyển động.
Trường điện từ biến thiên được hình thành do chuyển động dao động hoặc thay đổi của các hạt tích điện, hệ thống hoặc thành phần của trường tĩnh. Một đặc điểm của trường tần số cao như vậy là sau khi nó phát sinh (sau khi được phát ra từ một nguồn), nó sẽ tách khỏi nguồn và đi vào môi trường dưới dạng sóng.
Thành phần điện trường này tồn tại ở trạng thái tự do, tách biệt với các phần tử vật chất và có đặc tính xoáy. Từ trường cũng vậy là thành phần từ: nó cũng tồn tại ở trạng thái tự do, không gắn với các điện tích (hay dòng điện) chuyển động. Tuy nhiên, cả hai lĩnh vực này đều thể hiện một chỉnh thể không thể tách rời và trong quá trình vận động trong không gian không ngừng chuyển hóa lẫn nhau.
Trường điện từ biến đổi được phát hiện bằng tác động lên các hạt và hệ thống nằm trên đường truyền của nó, có thể được đặt trong chuyển động dao động, cũng như bằng các thiết bị chuyển đổi năng lượng của trường điện từ thành năng lượng của loại khác (ví dụ, nhiệt).
Một trường hợp đặc biệt là tác động của trường này lên các cơ quan thị giác của sinh vật sống (ánh sáng là sóng điện từ).
Các thành phần của trường điện từ — điện trường và từ trường được phát hiện và nghiên cứu trước trường điện từ, và độc lập với nhau: sau đó không phát hiện ra mối liên hệ nào giữa chúng. Điều này dẫn đến thực tế là cả hai khu vực được coi là độc lập.
Các xem xét lý thuyết, sau đó được xác nhận bằng thực nghiệm, cho thấy rằng có một mối liên hệ chặt chẽ giữa điện trường và từ trường, và bất kỳ hiện tượng điện hoặc từ nào luôn luôn là điện từ.
Xem thêm: Điện trường và Từ trường: Sự khác biệt là gì?
trường tĩnh điện
Chỉ một điện trường được phát hiện trong chân không hoặc môi trường điện môi xung quanh các vật thể cô lập đứng yên so với người quan sát với lượng điện tích dư thừa không thay đổi trong không gian và thời gian (theo nghĩa vĩ mô) cùng dấu thu được trong quá trình ion hóa nguyên tử ( là kết quả của cái nhìn điện khí hóa - Điện khí hóa cơ thể, tương tác điện tích).Trường như vậy được gọi là tĩnh điện.
Trường tĩnh điện là một loại điện trường đứng yên và khác với nó ở chỗ các hạt tích điện cơ bản gây ra trường tĩnh điện chỉ chuyển động hỗn loạn, trong khi trường tĩnh được xác định bởi chuyển động có hướng của các electron chồng lên chuyển động hỗn loạn.
Trong trường này, tính không đổi của các đặc tính là do sự tái tạo liên tục của sự phân bố điện tích trong trường (quá trình cân bằng).
Trong trường tĩnh điện, hoạt động chung của một số lượng lớn các hạt tích điện duy nhất trong chuyển động hỗn loạn liên tục theo các hướng khác nhau được coi bên ngoài một vật tích điện là một trường có điện tích cùng dấu không thay đổi theo thời gian.
Hiệu ứng của thành phần từ trường trong trường tĩnh điện bị trung hòa lẫn nhau do chuyển động hỗn loạn của các hạt mang điện trong không gian bên ngoài và do đó không bị phát hiện.
Một đặc điểm khác biệt của trường tĩnh điện là sự hiện diện của các vật thể nguồn và cống, được cung cấp các điện tích dư có dấu hiệu khác nhau (các vật thể mà trường này dường như chảy vào và nó chảy vào).
Trường tĩnh điện và các vật thể nhiễm điện, là nguồn và phần chìm của trường, không thể tách rời nhau, đại diện cho một thực thể vật lý.
Ở điểm này, trường tĩnh điện khác với thành phần điện của trường điện từ xoay chiều, tồn tại ở trạng thái tự do, có đặc tính xoáy, không có nguồn và cống.
Không có năng lượng nào được sử dụng để duy trì trạng thái này của trường tĩnh điện. Nó chỉ cần thiết khi trường này được thiết lập (cần năng lượng để liên tục phát ra trường điện từ).
Trường tĩnh điện có thể được phát hiện bằng lực cơ học tác động lên các vật thể tích điện đứng yên được đặt trong trường này, cũng như bằng cách cảm ứng hoặc hướng các điện tích tĩnh điện lên các vật thể kim loại đứng yên và bằng sự phân cực của các vật thể điện môi đứng yên đặt trong trường này.
Xem thêm: