Вид электростатического поля потенциальный или вихревой почему
Перейти к содержимому

Вид электростатического поля потенциальный или вихревой почему

  • автор:

Потенциальное и вихревое поле

Различают два основных типа векторных полей: потенциальные (безвихревые) и вихревые (соленоидальные) поля. Физические свойства их различны. Потенциальное поле тесно связано со своим источником, линии поля имеют начало (исток) и конец (сток). Линии вихревого поля всегда непрерывны и не имеют источников (рисунок Рисунок 12 ).

  1. −Потенциальное и вихревое поля

Для потенциального поля имеем , то есть циркуляция вектора по любому замкнутому контуруравна нулю. Если поле является вихревым, то поток вектора через любую замкнутую поверхность равен нулю: . В дальнейшем будет показано, что электростатическое поле является только потенциальным, магнитное – вихревым.

      1. Градиент, оператор Гамильтона

Далее мы рассмотрим некоторые дифференциальные операции с векторыми и скалярными полями, а именно градиент, дивергенцию (расхождение) и ротор (вихрь). Эти операции потребуются нам при рассмотрении уравнений Максвелла. Каждое поле порождает собой еще три поля, которые мы и будем рассматривать: векторные поля градиента и ротора и скалярное поле дивергенции. Градиентом скалярного поля называется вектор, имеющий направление быстрейшего увеличенияи по величине равный производной по этому направлению. В векторном анализе часто удобно использовать условный вектор, т.н. оператор Гамильтона. В декартовых координатах он имеет вид . Тогда можно записать . Градиент совпадает по направлению с нормалью к поверхности уровня и направлен в ту сторону, кудавозрастает (рисунок Рисунок 13 ).

  1. −Градиент

Градиент будет применяться при анализе потенциальных векторных полей. Другое применение вектора градиента – численная оптимизация функций.

      1. Дивергенция, физический смысл дивергенции

Для анализа явлений, происходящих в электромагнитном поле, важно знать, где находятся источники того или иного вектора. За меру источника можно выбрать поток вектора через замкнутую поверхность, но внутри данной замкнутой поверхности могут быть источники разных знаков, взаимно уничтожающие свое действие. Чтобы выявить распределение источников в пространстве, можно устремить эту замкнутую поверхность к нулю, но тогда поток вектора через эту бесконечно малую поверхность будет бесконечно малым. Это затруднение ликвидируется тем, что поток вектора через замкнутую поверхность делят на объем, окруженный этой поверхностью. Устремляя объем к нулю, получим предел этого отношения, который и называется дивергенцией. Дивергенция дает возможность точно указать, в каких точках пространства расположились источники вектора. Возьмем какую-либо точку поля , окружим ее малым объемоми вычислим поток векторачерез поверхность, ограничивающую объем. Разделим этот поток на, чтобы отнести его к единице объема и перейдем к пределу, устремляя к нулю все размеры, что мы будем обозначать символом. При этом объембудет стягиваться к точке. В результате получится некоторое число, зависящее от поведениявблизи точки, и характеризующее степень истечения из точки. Это число называется расхождением, или дивергенцией векторав точке. Дивергенция обозначается символом. Таким образом, В векторном анализе доказывается, что или, с применением оператора Гамильтона, , т.е., скалярное произведение оператора набла на вектор . Рассмотрим значения дивергенции для разных случаев поля (рисунок Рисунок 14 ).

  1. −Дивергенция

При положительной в точке дивергенции внутри областипоток векторачерез ограничивающую поверхность больше нуля, то есть линии вектора расходятся из этой области. Таким образом, внутринаходятся источники вектора. При отрицательной дивергенции, наоборот, линии вектора сходятся в областьи тогда внутри нее находятся стоки векторного поля. Если же во всех точках некоторой области поля дивергенция оказывается равной нулю, что силовые линии поля либо пронизывают ее, либо являются замкнутыми.

Чем вихревое поле отличается от потенциального

В чем заключается отличие вихревого поля от потенциального? Потенциальное поле тесно связано со своим источником, линии поля имеют начало (исток) и конец (сток). Линии вихревого поля всегда непрерывны и не имеют источников (рисунок Рисунок 12). то есть циркуляция вектора по любому замкнутому контуру равна нулю.

  • Потенциальное поле имеет начало и конец, связано с источником
  • Вихревое поле не имеет источников, линии всегда непрерывны и замкнуты
  • Вихревое электрическое поле не связано с зарядами, всегда замкнуто, работа сил по траектории не равна нулю
  • Для определения вихревого поля требуется отсутствие магнитных зарядов
  • Графически вихревое электрическое поле представлено замкнутыми силовыми линиями
  • Вихревое электрическое поле возникает при наличии изменяющегося магнитного поля
  • Потенциальное поле можно представить как градиент скалярной функции, ротор равен нулю
  • Линии напряженности вихревого поля замкнуты и не начинаются/заканчиваются на заряде
  • Электростатический потенциал характеризует потенциальную энергию пробного заряда в данной точке поля
  • Работа сил электростатического поля по любой замкнутой траектории равна нулю, поэтому энергию поля называют потенциальной.
  1. Чем вихревое электрическое поле отличается от электростатического поля
  2. Как определить вихревое поле
  3. Как выглядит вихревое электрическое поле
  4. Как возникает вихревое электрическое поле
  5. Каковы условия потенциальности поля
  6. Какие особенности вихревого электрического поля
  7. Что показывает потенциал электростатического поля
  8. Почему энергию электростатического поля считают потенциальной
  9. Что называется вихревым полем
  10. В чем заключается основное свойство магнитного поля
  11. Почему магнитное поле называют вихревым на что указывает вихревой характер магнитного поля
  12. В чем суть теории Максвелла
  13. Почему мы не ощущаем электрическое поле Земли
  14. Чем электрическое поле отличается от электростатического
  15. Как распространяется магнитное поле
  16. Какие поля называются потенциальными как записать условие потенциального характера поля
  17. Чему равна циркуляции вихревого электрического поля
  18. В чем состоит принципиальное отличие магнитного поля от электростатического
  19. Каковы основные особенности электростатического поля
  20. Что порождает переменное электрическое поле
  21. Как формулируется закон полного тока
  22. Где возникает магнитное поле
  23. Как можно обнаружить электрическое поле
  24. Какой заряд у земли
  25. Где создаётся электрическое поле
  26. Что является характеристикой происхождения электростатического поля
  27. Что такое силовая характеристика электростатического поля
  28. Как называется единица измерения магнитной индукции
  29. Как направлен вектор индукции магнитного поля
  30. Чему равна энергия магнитного поля электрического тока
  31. Как можно обнаружить вихревое электрическое поле
  32. Почему это поле называют электростатическим

Чем вихревое электрическое поле отличается от электростатического поля

Отличие вихревого электрического поля от электростатического

1) Оно не связано с электрическими зарядами; 2) Силовые линии этого поля всегда замкнуты; 3) Работа сил вихревого поля по перемещению зарядов на замкнутой траектории не равна нулю.

Как определить вихревое поле

Определения вихревого поля Отсутствие магнитных зарядов

Векторные поля, которые обладают непрерывными силовыми линиями, называются вихревыми полями. И так, магнитное поле является вихревым. Электростатические поля имеют силовые линии, которые начинаются и заканчиваются на электрических зарядах, они всегда разомкнуты.

Как выглядит вихревое электрическое поле

Графическое изображение вихревого электрического поля выглядит как замкнутые силовые линии, когда линии электростатического поля не замкнуты; электрическое поле существует вне зависимости от наличия проводника; при изменении электрического поля в окружающем пространстве возникает магнитное поле.

Как возникает вихревое электрическое поле

Итак, сущность явления электромагнитной индукции заключается в том, что вихревое электрическое поле возникает в любой точке пространства, если в этой точке существует изменяющееся во времени магнитное поле, независимо от того, есть там проводящий контур или нет.

Каковы условия потенциальности поля

Потенциальное (или безвихревое) векторное поле в математике — векторное поле, которое можно представить как градиент некоторой скалярной функции координат. Необходимым условием потенциальности векторного поля в трёхмерном пространстве является равенство нулю ротора поля.

Какие особенности вихревого электрического поля

Основные свойства вихревого поля

Оно не порождается неподвижными зарядами, следовательно, линии напряженности этого поля не могут начинаться и заканчиваться на заряде. Согласно исследованиям, линии напряжённости вихревого поля представляют собой замкнутые линии подобно линиям индукции магнитного поля.

Что показывает потенциал электростатического поля

Электростатический потенциа́л — скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию, которой обладает единичный положительный пробный заряд, помещённый в данную точку поля.

Почему энергию электростатического поля считают потенциальной

Следствием независимости работы от формы траектории является следующее утверждение: Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю. Силовые поля, обладающие этим свойством, называют потенциальными или консервативными.

Что называется вихревым полем

Иначе говоря, поле является вихревым, если оно не имеет источников. Силовые линии такого поля не имеют ни начала, ни конца и являются замкнутыми.

В чем заключается основное свойство магнитного поля

Одно из важнейших свойств магнитного поля — явление электромагнитной индукции. Его суть состоит в том, что при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего какой-либо контур, в нем наводится электродвижущая сила. Другим свойством магнитного поля является механическое взаимодействие его с электрическим током.

Почему магнитное поле называют вихревым на что указывает вихревой характер магнитного поля

Линии магнитной индукции непрерывны: они не имеют ни начала, ни конца. Это имеет место для любого магнитного поля, вызванного какими угодно контурами с током. Векторные поля, обладающие непрерывными линиями, получили название вихревых полей.

В чем суть теории Максвелла

Теория Максвелла объясняла появление индукционного тока в контуре под воздействием изменяющегося магнитного потока, пронизывающего его. Переменное магнитное поле порождало вихревое электрическое поле, которое и заставляло упорядоченно двигаться в одном направлении свободные заряды, имеющиеся в проводнике.

Почему мы не ощущаем электрическое поле Земли

Электрическое поле Земли

Напряженность этого поля составляет от 100 до 300 В/м у поверхности. Мы не чувствуем этой разности потенциалов, поскольку человеческое тело является проводником, поэтому заряд частично переходит с Земли в него.

Чем электрическое поле отличается от электростатического

Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов). Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.

Как распространяется магнитное поле

Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью — скоростью света (свет также является электромагнитной волной).

Какие поля называются потенциальными как записать условие потенциального характера поля

Векторное поле A назывется потенциальным, если его можно представить в виде градиента некоторого скалярного поля: Само скалярное поле называется при этом потенциалом векторного поля A.

Чему равна циркуляции вихревого электрического поля

Поля, для которых циркуляция вектора по замкнутому контуру не равна нулю, называются вихревыми. Таким образом, электрическое поле напряженностью ЕВ, возбуждаемое переменным магнитным полем, является вихревым, как и само магнитное поле. Напомним, что циркуляция вектора Еq электростатического поля равна нулю, т.

В чем состоит принципиальное отличие магнитного поля от электростатического

Электрические поля возникают за счет разницы напряжений: чем больше электрическое напряжение, тем более сильным будет возникающее поле. Магнитные поля возникают там, где проходит электрический ток: чем сильнее ток, тем сильнее магнитное поле. Электрическое поле есть даже при отсутствии электрического тока.

Каковы основные особенности электростатического поля

Электростатическое поле существует в пространстве, окружающем неподвижные заряды, неразрывно с ними связано и не изменяется со временем. Силу, которой поле действует на вносимый в него электрический заряд, называют электрической силой или кулоновской силой.

Что порождает переменное электрическое поле

Максвелл допустил, что переменное электрическое поле, в свою очередь, порождает магнитное. Во всех случаях, когда электрическое поле изменяется со временем, оно порождает магнитное поле.

Как формулируется закон полного тока

Полный электрический ток равен векторной сумме его составляющих: Направления векторов I1 и I2 определяется по правилу буравчика.

Где возникает магнитное поле

Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля.

Как можно обнаружить электрическое поле

Электрическое поле можно обнаружить с помощью любого заряженного тела, поскольку в электрическом поле и заряженное тело взаимодействуют друг с другом.

Какой заряд у земли

Земля имеет отрицат. заряд, равный ок. 3·10 5 Кл, а атмосфера в целом заряжена положительно.

Где создаётся электрическое поле

Электрическое поле неподвижных зарядов называется электростатическим. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами, существует в пространстве, окружающем эти заряды и неразрывно с ними связано.

Что является характеристикой происхождения электростатического поля

Скалярной характеристикой электрического поля является потенциал, который представляет собой потенциальную энергию единичного положительного заряда, обусловленную взаимодействием с другим зарядом или системой зарядов:.

Что такое силовая характеристика электростатического поля

Напряженность является силовой характеристикой поля. Она говорит о том, как сильно влияние поля в данной точке не только на другой заряд, но также на живые и неживые заряженные объекты.

Как называется единица измерения магнитной индукции

Магнитная индукция зависит от свойств среды. В системе СИ единицей для измерения индукции является тесла (тл).

Как направлен вектор индукции магнитного поля

За направление вектора магнитной индукции принимают направление, на которое указывает северный полюс свободно вращающейся магнитной стрелки, помещённой в данное поле.

Чему равна энергия магнитного поля электрического тока

Энергия магнитного поля равна половине произведения индуктивности катушки на квадрат силы тока в ней.

Как можно обнаружить вихревое электрическое поле

Экспериментально вихревое электрическое поле можно обнаружить с помощью металлического (например, алюминиевого) кольца (проводящего контура) внутрь которого вносится магнит (рис. 1.14).

Почему это поле называют электростатическим

Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов). Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.

01.06.2023 Чем вихревое поле отличается от потенциального

Векторные поля — это математические модели, которые позволяют описать поведение физических объектов в пространстве. В линейной алгебре эти поля описываются векторами — направленными отрезками, характеризующими величину и направление физической величины, которую представляет вектор.

Существует два типа векторных полей: потенциальные и вихревые. Они различаются своими математическими свойствами и физическими проявлениями.

Потенциальное поле описывает распределение потенциальной энергии в пространстве и в силовом поле. Оно всегда связано со своим источником, линии поля имеют начало (исток) и конец (сток). В электростатике это соответствует распределению зарядов, а в гравитации — масс.

Вихревое поле, в свою очередь, не связано непосредственно с источником. Линии вихревого поля всегда непрерывны и не имеют источников, т.е. циркуляция вектора по любому замкнутому контуру равна нулю. Вихревые поля возникают вследствие изменения интенсивности потоков.

Как уже упоминалось, величину потенциала электростатического поля можно определить опираясь на потенциальную энергию, которую обладает единичный положительный пробный заряд, помещенный в эту точку. Сила, действующая на заряд в точке, равна градиенту потенциала поля, т.е. вектору, который всегда направлен в сторону увеличения значения этой величины.

Вихревые электрические поля, напротив, описываются замкнутыми силовыми линиями, которые не начинаются и не заканчиваются на заряде. Также вихревые поля могут быть созданы изменением магнитного поля в точке пространства. Магнитное поле и электрическое поле тесно связаны, и это отражается в математических уравнениях, описывающих электромагнитные волны.

Таким образом, вихревые и потенциальные поля имеют различия в своих физических и математических свойствах. Однако, они тесно связаны друг с другом и взаимно влияют на другие физические явления. Понимание этих полей будет полезно при изучении электрических и магнитных явлений, а также при работе с электроникой и электротехникой.

Инфофиз

Вихревое электрическое поле

Переменное магнитное поле порождает инду­цированное электрическое поле. Если магнитное поле постоянно, то индуцированного электрического поля не возникнет. Следовательно, индуцированное электрическое поле не связано с зарядами, как это имеет место в случае электростатического поля; его силовые линии не начинаются и не заканчиваются на зарядах, а замкнуты сами на себя, подобно силовым линиям магнитного поля. Это означает, что индуцированное электрическое поле, подобно магнитному, является вихревым.

Если неподвижный проводник поместить в переменное магнитное поле, то в нем индуцируется э. д. с. Электроны приводятся в направленное движение электрическим полем, индуцированным переменным магнитном полем; возни­кает индуцированный электрический ток. В этом случае проводник является лишь индикатором индуцированного электрического поля. Поле приводит в движение свободные электроны в проводнике и тем самым обнаруживает себя. Теперь можно утверждать, что и без проводника это поле существует, обладая запасом энергии.

Сущность явления электромагнитной индукции заключается не столько в появлении индуцированного тока, сколько в возникновении вихревого электрического поля.

Это фундаментальное положение электродинамики установлено Максвел­лом как обобщение закона электромагнитной индукции Фарадея.

В отличие от электростатического поля индуцированное электрическое поле является непотенциальным, так как работа, совершаемая в индуцированном электрическом поле, при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому контуру равна э. д. с. индукции, а не нулю.

Направление вектора напряженности вихревого электрического поля устанавливается в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея и правилом Ленца. Направление силовых линий вихревого эл. поля совпадает с направлением индукционного тока.

Так как вихревое электрическое поле существует и в отсутствие проводника, то его можно применять для ускорения заряженных частиц до скоростей, со­измеримых со скоростью света. Именно на использовании этого принципа основано действие ускорителей электронов — бетатронов.

Индукционное электрическое поле имеет совершенно другие свойства в отличии от электростатического поля.

Отличие вихревого электрического поля от электростатического

1) Оно не связано с электрическими зарядами;
2) Силовые линии этого поля всегда замкнуты;
3) Работа сил вихревого поля по перемещению зарядов на замкнутой траектории не равна нулю.

электростатическое поле индукционное электрическое поле
( вихревое электр. поле )
1. создается неподвижными электр. зарядами 1. вызывается изменениями магнитного поля
2. силовые линии поля разомкнуты — потенциальное поле 2. силовые линии замкнуты — вихревое поле
3. источниками поля являются электр. заряды 3. источники поля указать нельзя
4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = 0. 4. работа сил поля по перемещению пробного заряда по замкнутому пути = ЭДС индукции

Чем отличается вихревое поле эл.тока от патенциального поля тока?

1. Вихревое электрическое поле создаётся переменным магнитным полем. А потенциальное электростатическое — неподвижным электрическим зарядом.
2. Силовые линии вихревого поля — замкнутые, не имеют ни начала, ни конца. А у электростатического — разомкнуты — начинаются на + заряде и заканчиваются на — заряде.
3. Работа электростатического поля при перемещении электрического заряда вдоль замкнутого контура = 0. А у вихревого поля не равна 0, а равна ЭДС индукции.

Остальные ответы

Патенциальнае поле реальна круче.

потенциалом

потенциальное эл. поле существует в замкнутой электрической цепи, создается разностью потенциалов (или то же самое — неподвижными зарядами) и само создает макроскопический эл. ток — направленное движение свободных заряженных частиц в проводнике ток проводимости) . вихревое эл. поле существует в разрыве цепи переменного тока (конденсатор) , создается вихревым магнитным полем и само создает ток смещения в вакууме. ток смещения, в отличии от тока проводимости, не сопровождается выделением теплоты джоуля-ленца. силовые линии потенциального эл. поля имеют начало (на +) и конец (на -), силовые линии вихревого эл. поля не имеют начала иконца — они замкнуты друг на друга

Источник: физика

Похожие вопросы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *