Elektrodinamika: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
nova stranica: '''Elektrodinamika''' je grana fizike. Pojave koje proučava su u svezi s gibanjem električnih naboja, svojstvima električna struja|električni... |
Nadopunio Elektrodinamika |
||
Redak 1:
[[datoteka:Induction experiment.png|mini|desno|300px|Faradayev [[pokus]] koji dokazuje [[elektromagnetska indukcija|elektromagnetsku indukciju]]: [[baterija]] ''(desno)'' stvara [[električna struja|električnu struju]] koja prolazi kroz malu [[električna zavojnica|električnu zavojnicu]] ''(A)'', stvarajući [[magnetsko polje]]. Kada zavojnica miruje ne inducira se nikakav napon. Ali ako se mala zavojnica kreće unutar velike zavojnice ''(B)'', [[magnetski tok]] unutar velike zavojnice se mijenja, stvarajući (inducirajući) električnu struju koja se može opaziti na [[Galvanometar|galvanometru]] ''(G)''.<ref>[http://books.google.com/books?id=JzBAAAAAYAAJ&pg=PA285 Poyser, Arthur William (1892), ''Magnetism and electricity: A manual for students in advanced classes'']. London and New York; Longmans, Green, & Co., p. 285, fig. 248. Retrieved 2009-08-06.</ref>]]
[[datoteka:VFPt charges plus minus thumb.svg|300px|mini|desno|Prikaz [[Električno polje|električnog polja]] koje okružuje pozitivni (crveno) i negativni (plavo) [[električni naboj]].]]
[[datoteka:Plate CapacitorII.svg|mini|desno|300px|Pločasti [[električni kondenzator]].]]
'''Elektrodinamika''' je grana [[fizika|fizike]] koja obuhvaća pojave vezane uz [[gibanje]] [[električni naboj|električnih naboja]], svojstva [[električna struja|električnih struja]], [[električni vodič|električnih vodiča]] i nabijenih [[Subatomska čestica|subatomskih čestica]] te [[elektromagnetsko zračenje]], uz prisutnost [[električno polje|električnoga]] i [[magnetsko polje|magnetskoga polja]]. U početku razvoja [[znanost]]i o [[elektricitet]]u i [[magnet]]izmu smatralo se da električne i magnetske sile trenutačno djeluju na daljinu, te da je za to djelovanje nebitno kako se [[Tijelo (fizika)|tijela]] gibaju. Na toj pretpostavci izgrađena je [[matematika|matematička]] [[teorija]], kojoj rezultati vrijede samo u [[elektrostatika|elektrostatici]]. Pokusi [[Michael Faraday|M. Faradaya]] pokazali da postoji električno polje u prostoru među električnim nabojima, odnosno magnetsko polja među [[Magnetski pol|magnetskim polovima]]. Prema novom shvaćanju svaki naboj posvuda u prostoru trajno stvara polje u kojem se onda drugi naboji sa svojim poljem gibaju.
Matematički obrađena teorija [[James Clerk Maxwell|Jamesa Clerka Maxwella]] (1864.) električne i magnetske pojave povezuje u jedinstven sustav. Do tada su bile razmatrane odvojeno i u usporedbi s [[gravitacija|gravitacijom]]. Druga je važna postavka da se utjecaji ne šire trenutno, to jest beskonačno brzo, već nekom konačnom [[brzina svjetlosti|brzinom svjetlosti]] ''c'', koja je temeljna konstanta [[Maxwellove jednadžbe|Maxwellove teorije]], a kasnijim [[pokus]]ima utvrđena je kao brzina svjetlosti u [[vakuum]]u. Te dopune ne mijenjaju [[Coulombov zakon]], ali imaju bitan utjecaj na ispravno objašnjenje dinamičkih pojava. S Maxwellovim jednadžbama teorija [[elektromagnet]]izma postala je egzaktna znanost, jednako kao i [[mehanika]] nakon [[Newtonovi zakoni gibanja|Newtonovih zakona]]. Pokusima potvrđena ispravnost postavki elektrodinamike imala je važnu ulogu u oblikovanju [[teorija relativnosti|teorije relativnosti]] i, kasnije, opće [[Kvantna elektrodinamika|kvantne relativističke teorije polja]]. <ref> '''elektrodinamika''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=17602] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.</ref>
== Objašnjenje ==
Po Faradayu su električna i magnetska polja materijalne tvorevine koje se kreću i [[Deformacija|deformiraju]], a kretanje i deformiranje tih nevidljivih polja očituje se u mjerljivim učincima: električnim i magnetskim [[sila]]ma. Električni naboji nemaju u Faradayevim shvaćanjima tako važno značenje kao električna i magnetska polja. Naboji su za Faradaya mjesta u prostoru u kojima izviru ili poniru električne silnice. Drugo značenje nemaju. Sva opažana djelovanja osnivaju se na gibanjima i deformacijama nevidljivih električnih i magnetskih polja.
Faradayeva shvaćanja nisu našla u početku odaziv među [[fizičar]]ima njegova doba. Njegovi suvremenici bili su još uvijek pod jakim dojmom [[Newtonov zakon gravitacije|Newtonovih sila]], koje djeluju u daljinu od jedne mase na drugu. Faraday nije bio matematičar, te nije svojim shvaćanjima dao onaj oblik koji bi pobudio jednako poštovanje kao matematička teorija elektriciteta, izgrađena na daljinskim [[Coulombov zakon|Coulombovim silama]]. Nova shvaćanja odnijela su pobjedu tek kada je Maxwell na osnovu Faradayevih shvaćanja postavio opće jednadžbe, koje su omogućile strogu matematičku obradu. S Maxwellom postala je elektrodinamika precizna znanost kao mehanika poslije Newtona.
Nadmoć Faradayevih i Maxwellovih shvaćanja elektriciteta pokazala se kod onih pojava gdje se mijenjaju električna i magnetska polja. Ispitivanje gibanja elektriciteta nerazrješivo je povezano s imenima Faradaya i Maxwella. Oni su bili začetnici na području, kojemu je prilaz bio zakrčen pogrešnim shvaćanjima, i oni su ispitivanjem promjena električnih i magnetskih polja spoznali dublju prirodu [[elektromagnet]]izma. Ispitivanje statičkih (vremenski nepromjenjivih) polja bilo je u bitnom svršeno sa starijim radovima. Sve što se danas zna o promjenama i zakonima mijenjanja elektromagnetskih polja osniva se na radovima Faradaya i Maxwella. Čitava današnja [[elektrotehnika]], koja je promijenila naš svakidašnji život, plod je njihovih promatranja.
Dok promatramo statička polja, dotle električna polja ostaju strogo odijeljena od magnetskih. Ona ne stoje ni u kakvoj vezi i mogu se dijeliti jedna od drugih. Tek u proučavanju vremenskih promjena ispoljuju se električna i magnetska polja kao jedinstvena fizikalna stvarnost. U elektrodinamici su električna i magnetska polja nerazrješivo povezana, ona se pokazuju kao dvije strane iste fizikalne pojave. Svaka promjena električnog polja povlači za sobom neku promjenu magnetskog polja, i obrnuto: svako mijenjanje magnetskog polja vezano je s određenim mijenjanjem električnog polja. Međusobnu povezanost električnih i magnetskih polja možemo vrlo lijepo pokusima proučavati na [[električni kondenzator|električnom kondenzatoru]] kojemu naglo mijenjamo [[električni naboj]]. Ploče kondenzatora možemo spojiti žicama, i pomoću takvih žica naglo privoditi ili odvoditi električni naboj. Između obje ploče kondenzatora idu električne silnice okomito na ploče, od pozitivno nabijene do negativno nabijene ploče. Dok je električni naboj kondenzatora konstantan, dotle je konstantno i električno polje između kondenzatora. Veličina električnog polja ista je u čitavom prostoru kondenzatora, i ona je sukladna (proporcionalna) veličina naboju na pločama. Kako mijenjamo naboj kondenzatora, tako mijenjamo i veličinu električnog polja. Pokusima se opaža da prilikom mijenjanja električnog polja u kondenzatoru nastaje u okolini kondenzatora izvjesno magnetsko polje. Za vrijeme mijenjanja električnog polja ovijaju magnetske [[silnice]] kondenzator. Ta magnetska polja traju tako dugo, dok se mijenja električno polje u kondenzatoru. Na početku i na kraju nabijanja ili pražnjenja kondenzatora nema više magnetskog polja. Magnetsko polje koje ovija mijenjanja električnog polja, jednako je s poljem koje prati električne struje. S obzirom na magnetsko polje imaju promjene električnog polja isti učinak kao i električne struje. Vrlo značajan odnos! Promatranjem magnetskog polja u okolini kondenzatora dobiva se dojam kao da električna struja teče u unutrašnjosti kondenzatora od jedne ploče k drugoj. Dok teče struja žicom, dotle je ovija magnetsko polje. Zamislimo na trenutak, da je električna struja stacionarna i povucimo oko nje neku zatvorenu krivulju. Linijski [[integral]] magnetskog polja po toj krivulji tada je proporcionalan struji koja teče žicom:
∮Hs∙ds = (4∙π/c) ∙J
U magnetostatici vrijedila je ova jednadžba općenito, bez obzira kako smo položili plohu kroz krivulju po kojoj računamo linijski integral. Kroz povoljno odabranu plohu kroz krivulju tekla je uvijek jednaka struja. No drukčije je sada. Plohu možemo postaviti kroz krivulju tako da prolazi kroz prostor kondenzatora. U tom slučaju ploha ne siječe ni žice ni struju, pa bi gornji integral iščezao, što je nemoguće. Očito je da u elektrodinamici moramo prethodnu jednadžbu proširiti. Tražit ćemo da linijski integral magnetskog polja bude isti bez obzira na to da li ploha siječe žicu ili ide kroz prostor kondenzatora. Električno polje kondenzatora jednako je: <ref> [[Ivan Supek]]: "Nova fizika", Školska knjiga Zagreb, 1966.</ref>
== Izvori ==
| |||