Elektrodinamika: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Nadopunio Elektrodinamika |
Nadopunio Elektrodinamika |
||
Redak 4:
[[datoteka:Plate CapacitorII.svg|mini|desno|300px|Pločasti [[električni kondenzator]].]]
[[datoteka:Dielektrik 01.png|mini|desno|300px|Polarizirani [[dielektrik|dielektrični]] materijal kod [[električni kondenzator|električnog kondenzatora]].]]
'''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.
Line 18 ⟶ 20:
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:
: <math> \oint_{\mathcal S} \vec{H_s} \cdot \mathrm{d}\vec{s} = \frac{4 \cdot \pi}{c} \cdot J </math>
∮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 [[električna 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:
: <math> E = 4 \cdot \pi \cdot \omega = 4 \cdot \pi \cdot \frac{e}{f} </math>
gdje je: ''e'' - [[električni naboj]] kondenzatora, a ''f'' - [[površina]] ploče. Diferencijalni kvocijent naboja i vremena jednak je struji koja teče kroz žicu. Iz gornje jednadžbe dobivamo odnos:
: <math> I = \frac{\mathrm{d}e}{\mathrm{d}t} = \frac{1}{4 \cdot \pi} \cdot \frac{\mathrm{d}e}{\mathrm{d}t} \cdot f </math>
Ako dakle, na pravu električnu struju koja teče kroz žicu nadovežemo zamišljenu ili fiktivnu struju:
: <math> I_{fikt} = \frac{1}{4 \cdot \pi} \cdot E \cdot f </math>
koja potječe od promjene električnog polja, tad imamo zatvoren [[električni krug]]. Tako poopćena "struja" ne prekida se na kondenzatoru nego teče neprekinuto (kontinuirano) u istom smjeru kroz žicu i prostor kondenzatora. Vrtlog magnetskog polja jednak je tada struji pomnoženoj sa 4∙π/''c'' bez obzira na to da li ploha krivulje prolazi kroz kondenzator ili žicu.
Naša razmatranja vode nas do zaključka da promjene električnog polja znače za magnetsko polje isto, što i električne struje. Magnetske silnice ovijaju električne silnice u mijenjanju isto tako kao što ovijaju električne struje. Ta magnetska polja traju samo dotle dok se mijenjaju električna polja. Konstantno električno polje ne izaziva oko sebe magnetski vrtlog.
Prema osnovnoj Maxwellovoj hipotezi vrtlog magnetskog polja je izazvan pravom električnom strujom i zamišljenom (fiktivnom) strujom koja odgovara mijenjanju električnog polja:<ref> [[Ivan Supek]]: "Nova fizika", Školska knjiga Zagreb, 1966.</ref>
J ovdje znači zbroj svih pravih struja, koje prolaze kroz površinu omeđenu krivuljom. Mjesto cjelokupne struje uvest ćemo gustoću struje j. Cjelokupna struja koja protječe kroz neku površinu jednaka je plošnom integralu gustoće struje:
J = ∬jn∙df
▲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 ==
| |||