विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र: अंतर क्या हैं?
रूसी में "फ़ील्ड" शब्द का अर्थ समान संरचना का एक बहुत बड़ा क्षेत्र है, उदाहरण के लिए गेहूं या आलू।
भौतिकी और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के पदार्थों का वर्णन करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए विद्युत चुम्बकीय, विद्युत और चुंबकीय घटकों से मिलकर।
विद्युत आवेश पदार्थ के इन रूपों से जुड़ा होता है। जब यह स्थिर होता है, तो इसके चारों ओर हमेशा एक विद्युत क्षेत्र होता है और जब यह गति करता है, तो एक चुंबकीय क्षेत्र भी बनता है।
विद्युत (अधिक सटीक, इलेक्ट्रोस्टैटिक) क्षेत्र की प्रकृति के बारे में मनुष्य का विचार इसके गुणों के प्रायोगिक अध्ययन के आधार पर बनता है, क्योंकि अभी तक अनुसंधान का कोई अन्य तरीका नहीं है। इस पद्धति से, यह पाया गया कि यह एक निश्चित बल के साथ गतिमान और / या स्थिर विद्युत आवेशों पर कार्य करता है। इसके मूल्य को मापकर, मुख्य परिचालन विशेषताओं का मूल्यांकन किया जाता है।
विद्युत क्षेत्र
बनाया:
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विद्युत आवेशों (निकाय या कण) के आसपास;
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चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के साथ, जैसे आंदोलन के दौरान होता है विद्युतचुम्बकीय तरंगें.
इसे बल की रेखाओं के साथ दर्शाया गया है, जो आमतौर पर धनात्मक आवेशों से निकलते हुए और ऋणात्मक आवेशों में समाप्त होते हुए दिखाए जाते हैं। शुल्क इस प्रकार विद्युत क्षेत्र के स्रोत हैं। उन पर कार्रवाई करके आप यह कर सकते हैं:
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एक क्षेत्र की उपस्थिति की पहचान करना;
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इसके मूल्य को मापने के लिए एक कैलिब्रेटेड मान दर्ज करें।
व्यावहारिक उपयोग के लिए, तथाकथित वोल्टेज की शक्ति विशेषता, जो एक सकारात्मक संकेत के साथ एक चार्ज पर कार्रवाई द्वारा अनुमानित है।
चुंबकीय क्षेत्र
अधिनियम:
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एक निश्चित प्रयास के साथ गति में विद्युत निकाय और आवेश;
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उनकी गति की अवस्थाओं पर विचार किए बिना चुंबकीय क्षण।
चुंबकीय क्षेत्र बनता है:
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आवेशित कणों की धारा का मार्ग;
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परमाणुओं या अन्य कणों के अंदर इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षणों का योग करके;
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विद्युत क्षेत्र में अस्थायी परिवर्तन के साथ।
इसे बल की रेखाओं के साथ भी दर्शाया गया है, लेकिन वे समोच्च के साथ बंद हैं, उनके पास विद्युत के विपरीत एक शुरुआत और अंत नहीं है।
विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की सहभागिता
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में होने वाली प्रक्रियाओं का पहला सैद्धांतिक और गणितीय औचित्य जेम्स क्लर्क मैक्सवेल द्वारा किया गया था। उन्होंने विभेदक और अभिन्न रूपों के समीकरणों की एक प्रणाली प्रस्तुत की जिसमें उन्होंने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के विद्युत आवेशों और निरंतर मीडिया या निर्वात में बहने वाली धाराओं के संबंध को दिखाया।
अपने काम में वह कानूनों का उपयोग करता है:
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एम्पीयर, एक तार के माध्यम से धारा के प्रवाह का वर्णन और इसके चारों ओर चुंबकीय प्रेरण का निर्माण;
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फैराडे, एक बंद कंडक्टर पर वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई से विद्युत प्रवाह की घटना की व्याख्या करते हुए।
मैक्सवेल के कार्यों ने अंतरिक्ष में वितरित आवेशों के आधार पर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की अभिव्यक्तियों के बीच सटीक संबंध निर्धारित किए।
मैक्सवेल की रचनाओं को प्रकाशित हुए बहुत समय बीत चुका है। वैज्ञानिक लगातार विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच प्रायोगिक तथ्यों की अभिव्यक्तियों का अध्ययन कर रहे हैं, लेकिन अभी भी उनकी प्रकृति को स्थापित करना मुश्किल है। परिणाम विचाराधीन घटना के विशुद्ध रूप से व्यावहारिक अनुप्रयोगों तक सीमित हैं।
यह इस तथ्य से समझाया गया है कि हमारे ज्ञान के स्तर से हम केवल अनुमान लगा सकते हैं, क्योंकि अभी के लिए हम केवल कुछ ग्रहण कर सकते हैं आखिरकार, प्रकृति में अटूट गुण हैं जो अभी भी बहुत कुछ और लंबे समय तक अध्ययन करने की आवश्यकता है।
विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की तुलनात्मक विशेषताएं
शिक्षा के स्रोत
बिजली और चुंबकत्व के क्षेत्रों के बीच पारस्परिक संबंध स्पष्ट तथ्य को समझने में मदद करता है: वे पृथक नहीं हैं, लेकिन जुड़े हुए हैं, लेकिन वे अलग-अलग तरीकों से प्रकट हो सकते हैं, एक इकाई का प्रतिनिधित्व करते हैं - एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र।
यदि हम कल्पना करें कि किसी बिंदु पर अंतरिक्ष से विद्युत आवेश का एक विषम क्षेत्र बनाया गया है, जो पृथ्वी की सतह के सापेक्ष स्थिर है, तो यह इसके चारों ओर के चुंबकीय क्षेत्र को आराम से निर्धारित करने के लिए काम नहीं करेगा।
यदि पर्यवेक्षक इस आवेश के सापेक्ष गति करना शुरू करता है, तो समय के साथ क्षेत्र बदलना शुरू हो जाएगा, और विद्युत घटक पहले से ही एक चुंबकीय बना लेगा, जिसे स्थायी शोधकर्ता अपने माप उपकरणों के साथ देख सकता है।
इसी तरह, ये घटनाएं तब घटित होंगी जब एक चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए एक स्थिर चुंबक को किसी सतह पर रखा जाता है। जब पर्यवेक्षक इसकी ओर बढ़ना शुरू करता है, तो वह विद्युत प्रवाह की उपस्थिति का पता लगाएगा।यह प्रक्रिया विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना का वर्णन करती है।
इसलिए, यह कहने का कोई मतलब नहीं है कि अंतरिक्ष में विचार किए गए बिंदु पर केवल दो क्षेत्रों में से एक है: विद्युत या चुंबकीय। संदर्भ के फ्रेम के संबंध में यह प्रश्न पूछा जाना चाहिए:
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अचल;
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जंगम।
दूसरे शब्दों में, संदर्भ का ढांचा बिजली और चुंबकीय क्षेत्रों की अभिव्यक्ति को उसी तरह प्रभावित करता है जैसे विभिन्न रंगों के फिल्टर के माध्यम से परिदृश्य को देखते हैं। कांच के रंग में परिवर्तन समग्र चित्र की हमारी धारणा को प्रभावित करता है, लेकिन भले ही हम हवा के वातावरण के माध्यम से सूर्य के प्रकाश के पारित होने से उत्पन्न प्राकृतिक प्रकाश को एक आधार के रूप में लें, यह समग्र रूप से सही तस्वीर नहीं देगा, यह विकृत कर देगा।
इसका मतलब यह है कि संदर्भ फ्रेम विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का अध्ययन करने के तरीकों में से एक है, यह इसके गुणों, विन्यास का आकलन करना संभव बनाता है। लेकिन यह वास्तव में मायने नहीं रखता।
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र संकेतक
विद्युत क्षेत्र
अंतरिक्ष में किसी विशेष स्थान पर एक क्षेत्र की उपस्थिति दिखाने वाले संकेतक के रूप में विद्युत आवेशित पिंडों का उपयोग किया जाता है। वे विद्युत घटक का निरीक्षण करने के लिए विद्युतीकृत कागज के छोटे टुकड़ों, गेंदों, आस्तीन, "सुल्तान" का उपयोग कर सकते हैं।
आइए एक उदाहरण पर विचार करें जहां दो संकेतक गेंदों को एक फ्लैट विद्युतीकृत ढांकता हुआ के दोनों तरफ मुक्त निलंबन में रखा जाता है। वे इसकी सतह पर समान रूप से आकर्षित होंगे और एक रेखा में विस्तारित होंगे।
दूसरे चरण में, हम एक गेंद और एक विद्युतीकृत ढांकता हुआ के बीच एक सपाट धातु की प्लेट रखते हैं। यह संकेतकों पर कार्य करने वाली शक्तियों को नहीं बदलेगा। गेंदें अपनी स्थिति नहीं बदलेंगी।
प्रयोग का तीसरा चरण धातु शीट की ग्राउंडिंग से संबंधित है। जैसे ही ऐसा होता है, विद्युतीकृत डाइइलेक्ट्रिक और ग्राउंडेड मेटल के बीच स्थित इंडिकेटर बॉल अपनी दिशा बदलकर लंबवत हो जाएगी। यह प्लेट की ओर आकर्षित होना बंद हो जाएगा और केवल गुरुत्वाकर्षण के गुरुत्वाकर्षण बल के अधीन होगा।
इस अनुभव से पता चलता है कि जमी हुई धातु की ढालें विद्युत क्षेत्र रेखाओं के प्रसार को रोकती हैं।
चुंबकीय क्षेत्र
इस मामले में, संकेतक हो सकते हैं:
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स्टील का बुरादा;
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एक बंद लूप जिसके माध्यम से एक विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है;
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चुंबकीय सुई (कम्पास उदाहरण)।
बल की चुंबकीय रेखाओं के साथ स्टील की छीलन के वितरण का सिद्धांत सबसे व्यापक है। यह चुंबकीय सुई के संचालन में भी शामिल है, जो घर्षण बल के विरोध को कम करने के लिए एक तेज बिंदु पर तय होता है और इस प्रकार रोटेशन की अतिरिक्त स्वतंत्रता प्राप्त करता है।
चार्ज किए गए निकायों के साथ फ़ील्ड की बातचीत का वर्णन करने वाले कानून
विद्युत क्षेत्र
कूलम्ब के प्रायोगिक कार्य, बिंदु आवेशों के साथ क्वार्ट्ज के एक पतले और लंबे धागे पर निलंबित किए गए, विद्युत क्षेत्रों में होने वाली प्रक्रियाओं की तस्वीर को स्पष्ट करने के लिए कार्य किया।
जब एक आवेशित गेंद को उनके पास लाया गया, तो बाद वाली ने उनकी स्थिति को प्रभावित किया, जिससे उन्हें एक निश्चित मात्रा में विचलन करने के लिए मजबूर होना पड़ा। यह मान विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए डिवाइस के स्केल डायल पर तय होता है।
इस प्रकार, विद्युत आवेशों के बीच पारस्परिक क्रिया के बल, तथाकथित इलेक्ट्रिक, कूलम्ब इंटरैक्शन... वे गणितीय सूत्रों द्वारा वर्णित हैं जो डिज़ाइन किए गए उपकरणों की प्रारंभिक गणना की अनुमति देते हैं।
चुंबकीय क्षेत्र
यह यहाँ ठीक काम करता है एम्पीयर का नियम बल की चुंबकीय रेखाओं के अंदर रखे करंट ले जाने वाले कंडक्टर की परस्पर क्रिया के आधार पर।
बाएं हाथ की उंगलियों की व्यवस्था का उपयोग करने वाला नियम धारावाही तार पर कार्य करने वाले बल की दिशा पर लागू होता है। एक साथ जुड़ी हुई चार अंगुलियों को धारा की दिशा में स्थित होना चाहिए, और चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं को हथेली में प्रवेश करना चाहिए। फिर फैला हुआ अंगूठा वांछित बल की दिशा का संकेत देगा।
उड़ान ग्राफिक्स
ड्राइंग के विमान में उन्हें इंगित करने के लिए बल रेखाओं का उपयोग किया जाता है।
विद्युत क्षेत्र
इस स्थिति में तनाव की रेखाओं को इंगित करने के लिए, स्थिर शुल्क मौजूद होने पर एक संभावित क्षेत्र का उपयोग किया जाता है। बल की रेखा धनात्मक आवेश से निकलकर ऋणात्मक में जाती है।
विद्युत क्षेत्र मॉडलिंग का एक उदाहरण तेल में कुनैन क्रिस्टल रखने का एक प्रकार है। ग्राफिक डिजाइनरों के कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग एक और आधुनिक तरीका है।
वे आपको समविभव सतहों की छवियां बनाने, विद्युत क्षेत्र के संख्यात्मक मान का अनुमान लगाने और विभिन्न स्थितियों का विश्लेषण करने की अनुमति देते हैं।
चुंबकीय क्षेत्र
अधिक स्पष्टता के लिए, वे लूप द्वारा बंद होने पर भंवर क्षेत्र की विशेषता वाली रेखाओं का उपयोग करते हैं। स्टील फाइलों के साथ उपरोक्त उदाहरण इस घटना को स्पष्ट रूप से दिखाता है।
बिजली की विशेषताएं
उन्हें सदिश राशियों के रूप में व्यक्त करने की प्रथा है:
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कार्रवाई का एक निश्चित कोर्स;
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बल मान की गणना इसी सूत्र द्वारा की जाती है।
विद्युत क्षेत्र
एक इकाई आवेश पर विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर को त्रि-आयामी छवि के रूप में दर्शाया जा सकता है।
इसका परिमाण:
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प्रभारी के केंद्र से दूर निर्देशित;
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एक आयाम है जो गणना पद्धति पर निर्भर करता है;
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गैर-संपर्क कार्रवाई द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो कि दूरी पर, चार्ज करने के लिए अभिनय बल के अनुपात के रूप में होता है।
चुंबकीय क्षेत्र
कॉइल में उत्पन्न होने वाले वोल्टेज को निम्न चित्र में एक उदाहरण के रूप में देखा जा सकता है।
बाहर प्रत्येक मोड़ से इसमें बल की चुंबकीय रेखाओं की दिशा समान होती है और जुड़ती है। टर्न-टू-टर्न स्पेस के अंदर, वे विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं। इससे आंतरिक क्षेत्र कमजोर हो जाता है।
वोल्टेज का परिमाण इससे प्रभावित होता है:
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कॉइल से गुजरने वाली करंट की ताकत;
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वाइंडिंग्स की संख्या और घनत्व, जो कॉइल की अक्षीय लंबाई निर्धारित करते हैं।
उच्च धाराएं मैग्नेटोमोटिव बल को बढ़ाती हैं। इसके अलावा, दो कॉइल में घुमावों की समान संख्या लेकिन अलग-अलग घुमावदार घनत्व के साथ, जब समान धारा प्रवाहित होती है, तो यह बल अधिक होगा जहां घुमाव करीब होंगे।
इस प्रकार, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में निश्चित अंतर होते हैं, लेकिन वे एक सामान्य चीज, विद्युत चुम्बकीय के परस्पर जुड़े हुए घटक हैं।