Цахилгаан орон

Цахилгаан соронзон
Цахилгаан · Соронзон
Цахилгаан статик Цахилгаан цэнэг Кулоны хууль Цахилгаан орон Гауссын хууль Цахилгаан потенциал Цахилгаан диполын момент
Соронзон статик Амперийн хууль Соронзон орон Соронзон урсгал Био-Савар-Лапласын хууль Соронзон диполын момент
Электродинамик Цахилгаан гүйдэл Лоренцын хууль Цахилгаан хөдөлөх хүч Цахилгаан соронзон индукц Фарадей-Ленцийн хууль Displacement current Максвеллын тэгшитгэлүүд Цахилгаан соронзон орон Цахилгаан соронзон цацрал
Цахилгаан хэлхээ Дамжуулал Эсэргүүцэл Багтаамж Inductance Импенданс Resonant cavities Waveguides
Tensors in Relativity Electromagnetic tensor Electromagnetic stress-energy    tensor

Физикийн шинжлэх ухаанд цахилгаан цэнэгийн эргэн тойрон дахь орон зай нь эсвэл хугацаанаас хамааран өөрчлөгдөх соронзон ороны орчин нь цахилгаан орон гэж нэрлэгддэг шинж чанарыг агуулж байдаг. Энэхүү цахилгаан орон нь бусад цахилгаан цэнэгтэй биеүүдэд хүчний үйлчлэл үзүүлдэг. Цахилгаан ороны ойлголтыг Майкл Фарадей гэдэг физикч физикийн шинжлэх ухаанд оруулж ирсэн.

Цахилгаан орон нь ньютон/кулон (N C⁻¹) гэсэн СИ системийн нэгжээр илэрхийлэгдэх вектор орон бөгөөд мөн вольт/метрээр (V m⁻¹) тодорхойлогддог. Аливаа цэг дээрх ороны чиглэлийг тухайн цэг дээр байрлуулсан эерэг туршуул цэнэг дээр үйлчлэх хүчний чиглэлээр тодорхойлдог. Цахилгаан орны хүчлэгийг тухайн цэг дээрх цахилгаан цэнэгт үйлчлэх хүчийг тэр цэнэгийн хэмжээнд харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлж болно. Цахилгаан орон нь ороны эрчимийн квадратаас хамаарсан энергийн нягт бүхий цахилгаан энергитэй байдаг.

Хөдөлж буй цэнэг нь дан ганц цахилгаан орон үүсгэхгүй мөн соронзон оронг үүсгэдэг бөгөөд ерөнхийлөн авч үзвэл цахилгаан болон соронзон оронууд нь бүрэн салангид үзэгдлүүд биш юм. Тухайлбал ямар нэгэн ажиглагч зөвхөн цахилгаан оронг тэмдэглэж авлаа гэхэд өөр тоололын систем дэхь ажиглагч цахилгаан орон болон соронзон орон хоюуланг нь хүлээж авах жишээтэй. Ийм учираас "цахилгаан соронзон" эсвэл "цахилгаан соронзон орон" гэж ярьдаг. Квант механикт цахилгаан соронзон ороны өөрчлөлтийг фотон гэдэг бөгөөд фотоны энерги нь квантчлагддаг.

Тодорхойлолт

Цахилгаан орон дахь хөдөлгөөнгүй цэнэгтэй эгэл бөөмд түүний цэнэгээс нь шууд хамаарсан хүч үйлчилдэг. Цэнэг болон хүч хоёрын хамааралын хувьд цахилгаан орон тогтмол байна:

$\mathbf {E} ={\frac {\mathbf {F} }{q}}$

энд $\mathbf {F}$ нь эгэл бөөмд үзүүлж буй цахилгаан ороны үйлчлэлийн хүч, q нь түүний цэнэг бөгөөд $\mathbf {E}$ нь эгэл бөөмийн оршин буй цахилгаан орны хүчлэг юм.

Энэ хамаарал нь зөвхөн цэнэг хөдөлгөөнгүй байхад хүчинтэйг санах хэрэгтэй. Бусад үед харилцан үйлчлэлийн хүч нь илүү ерөнхий томьёолол болох Лоренцийн хүчний тэгшитгэлээр тодорхойлогдоно.

Дээрх тэгшитгэл нь зөвхөн хөдөлгөөнгүй цэнэгүүд орших цахилгаан орныг тодорхойлж буй юм. Ийм учираас физикчид туршуул цэнэг гэдэг ойлголтыг хэрэглэдэг. Тухайн цэг дээрх цахилгаан орныг хэмжихийн тулд жижиг "туршуул цэнэгийг" байрлуулж түүнд үйлчлэх хүчийг хэмжиж улмаар цахилгаан орныг нь дээрх тэгшитгэлийн дагуу тооцоолж олдог.

Тодорхойлолтын дагуу цахилгаан ороны чиглэлийн түүний эерэг цэнэгт үзүүлэх хүчний чиглэлийн дагуу харин сөрөг цэнэгийн хувьд түүнд үйлчлэх хүчний эсрэг чиглэлд байна. Ижил цэнэгүүд түлхэлцдэг, эсрэг цэнэгүүд таталцдаг учир эерэг цэнэгүүдээс үүсч буй цахилгаан орон нь тэдгээрээс цацарсан чиглэлд байдаг бол сөрөг цэнэгүүдийн хувьд тэдгээрлүү орсон чиглэлд байдаг.

Кулоны хууль

энд

Q нь цахилгаан орон үүсгэж буй эгэл бөөмийн цэнэгийн хэмжээ

r нь Q цэнэг бүхий эгэл бөөмөөс Е-орон бүхий тухайн цэг хүрэлх зай

$\mathbf {\hat {r}}$ нь нь Q цэнэг бүхий эгэл бөөмөөс Е-орон бүхий тухайн цэг хүрэлх шулуунтай ижил чиглэл бүхий нэгж вектор

$\varepsilon _{0}$ нь вакуум нэвтрэлт энэ нь ойролцоогоор 7 байдаг.

Кулоны хууль нь үнэндээ Гауссын хуулийн тухайн тохиолдол бөгөөд энэ нь орон зай дахь цахилгаан цэнэгүүдийн тархалт болон тэдгээрээс үүсэх цахилгаан ороныг ерөнхий байдлаар харуулсан хууль юм. Гауссын хууль нь цахилгаан соронзонгийн тухай дөрвөн хуулийг багтаасан Максвеллийн тэгшитгэлүүдийн нэг нь юм.

Шинж чанар (цахилгаан статик)

Эерэг (улаан) болон сөрөг (ногоон) цэнэгүүдийн эргэн тойрон дахь цахилгаан ороны зураглал.

Дээрх тэгшитгэл (1) ёсоор цахилгаан орон нь байрлалаас хамаардаг. Аливаан нэг цэнэгийн үүсгэж буй цахилгаан орон нь тэрхүү цэнэг хүртэлх зайн квадратаас урвуу хамаардаг.

Цахилгаан орон нь суперпозицын зарчимд захирагдана. Хэрэв нэгээс илүү цэнэг буй тохиолдолд дурын цэг дээрх нийлбэр цахилгаан орон нь цэнэг бүрийн дангаараа буй тохиолдолд үүсгэх цахилгаан оронуудын вектор нийлбэртэй ίίίтэнцүү байна.

$\mathbf {E} _{\rm {total}}=\sum _{i}\mathbf {E} _{i}=\mathbf {E} _{1}+\mathbf {E} _{2}+\mathbf {E} _{3}\ldots \,\!$

Хэрэв энэ зарчимыг хязгааргүй олон маш жижиг цэнэгийн элементүүдийн хувьд өргөтгөвөл дараах томъёо гарна:

$\mathbf {E} ={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\int {\frac {\rho }{r^{2}}}\mathbf {\hat {r}} \,\mathrm {d} V$

энд

$\rho$ нь цэнэгийн нягт буюу нэгж эзэлхүүнд оногдох цэнэгийн хэмжээ.