Простое правило, которому подчиняются все электрические поля: ограничения поля

Зайдите на Squarespace.com, чтобы получить бесплатный пробный период, а когда будете готовы к запуску, перейдите по ссылке http://www.squarespace.com/parthg, чтобы получить скидку 10% на первую покупку веб-сайта или домена. #электромагнетизм #электрическоеполе #Максвелл #реклама Мы не можем просто придумать векторное поле и предположить, что такое электрическое поле существует в реальной жизни! Компоненты поля в любой системе должны подчиняться простому правилу взаимосвязи. В этом видео мы начнём с рассмотрения понятия электрического поля. Мы увидим, как электрически заряженные частицы и объекты могут генерировать электрические поля. Они иллюстрируют то, что происходит, когда небольшой положительный заряд помещается рядом с объектом, создающим поле. Например, если поле создаётся отрицательным зарядом, то этот небольшой положительный заряд будет притягиваться к нему. Чем ближе два заряда, тем сильнее притяжение. Электрическое поле любой системы/объекта можно рассматривать как векторное поле, то есть его можно представить вектором в каждой точке пространства. Размер вектора указывает на величину силы, действующей на малый положительный заряд, а направление указывает, в каком направлении будет действовать эта сила. Это означает, что мы можем визуально представить электрическое поле либо пучком стрелок, либо набором векторов-столбцов (с тремя пространственными компонентами) в каждой точке пространства. Это важно понимать, поскольку каждая компонента вектора электрического поля может зависеть как от пространственного положения, соответствующего этому вектору, так и от любого другого направления! Другими словами, x-компонента электрического поля, представляющая собой величину электрического поля, направленного по оси x в конкретной точке пространства, может зависеть от координат x, y и z этой точки пространства. Это становится важным для нас при рассмотрении рассматриваемого «простого правила». Чтобы понять это правило, сначала рассмотрим одно из уравнений электромагнетизма Максвелла. Оно описывает ротор любого электрического поля как отрицательную скорость изменения любого магнитного поля в той же области пространства. Для простоты в этом видео мы изучаем системы, в которых правая часть уравнения, рассматривающая скорость изменения магнитного поля во времени, равна нулю. Это означает, что мы изучаем системы с постоянным (или нулевым) магнитным полем. Мы можем приравнять компоненты вектора в левой части (ротор E) к нулевым компонентам вектора в правой части. Один из компонентов rot(E) формируется из скорости изменения компонента электрического поля относительно другого направления за вычетом скорости изменения второго компонента электрического поля относительно первого направления. Например, x-компонента ротора E определяется как dE_z/dy - dE_y/dz. Поскольку в нашем сценарии каждый из этих компонентов равен нулю, мы можем приравнять все эти производные друг к другу. Это говорит нам о том, что электрическое поле ведёт себя весьма специфично. Скорость изменения y-компоненты поля при движении вдоль оси z ДОЛЖНА быть равна скорости изменения z-компоненты при движении вдоль оси y. Аналогичные соотношения существуют для x-z-компонент и x-y-компонент. Это означает, что реальные электрические поля имеют серьёзные ограничения на своё поведение. Мы не можем просто создать векторное поле и ожидать найти такое же реальное поле во Вселенной. Даже изменяющееся магнитное поле изменяет ограничение на компоненты электрического поля, но не снимает его. Физический смысл этого связан с разностью электрических потенциалов, или напряжением, как мы говорим при изучении электрических цепей. Когда частица движется в электрическом поле, а затем возвращается в исходное положение, разность потенциалов должна быть равна нулю (поскольку она возвращается к тому же потенциалу). Именно поэтому правая часть нашего уравнения Максвелла становится равной нулю. Ссылки на видео в карточках к этому видео: Электрические поля: https://www.youtube.com/watch?v=gSI3PuHQO9A Уравнение Максвелла: https://www.youtube.com/watch?v=6Aab3k2nsOY&t=287s Завихрение (оператор Набла/Дель): https://www.youtube.com/watch?v=hI4yTE8WT88 Многие из вас спрашивали о том, что я использую для создания своих видео, поэтому я публикую здесь несколько партнёрских ссылок! Я получаю небольшую комиссию, если вы совершаете покупки по этим ссылкам. Книга по квантовой физике, которая мне нравится: https://amzn.to/3sxLlgL Моя камера (Sony A6400): https://amzn.to/2SjZzWq Нейтральный фильтр: https://amzn.to/3qoGwHk Микрофон и подставка (Fifine): https://amzn.to/2OwyWvt Штатив Gorillapod: https://amzn.to/3wQ0L2Q Временные метки: 0:00 - Что такое электрическое поле? 1:50 - Векторные поля и как представить их в виде компонентов 3:13 - Компоненты электрического поля могут зависеть от ЛЮБОЙ позиционной координаты 4:56 - Уравнение Максвелла 6:50 - Взаимозависимость компонент электрического поля (при постоянном B) 8:43 - Особое правило! 10:05 — Физическое значение этого правила 11...