Değişen manyetik akı nedeniyle üretilen elektrik alanı ile statik yükler nedeniyle elektrik alanı arasındaki temel fark nedir?


cevap 1:

Temel olarak, sabit bir yük tarafından üretilen elektrik alanları ile değişen bir manyetik alan arasında hiçbir fark yoktur. Debdutta Paul'ün (দেবদত্ত পাল) klasik fizik açısından cevabı mükemmel.

İşte bir benzetme ile daha sezgisel bir cevap. Her iki durumda da tespit edilen elektrik alanı su tadına benzer… statik yük durumunda havadaki damlacıkların toplanması ve manyetik alanın değiştirilmesi durumunda nehirden su gibi.

Statik yük durumunda elektrik alanı, sahada başka bir yük olduğunda ve çekici veya itici bir kuvvet hissedildiğinde algılanabilir. Algılama yükü, statik yükün kuvvetini hissetmek için boşlukta hareket ettirilir. Uzaydan su damlacıklarını toplamak gibi bir şey değil mi?

Manyetik alan durumunda, kararlıysa, bir elektrik alanının ortaya çıkma olasılığı yoktur. Ancak zamana göre değişirse, uzayda zamana göre akış değişim oranıyla orantılı bir potansiyel geliştirilir. Ancak sadece elektrik alanına sahip olmak için potansiyele sahip olmak yeterli değildir, bir akım üretmesi gerekir. Vakumda bir akım mümkün değildir, havada iyonizasyon gerçekleşmelidir. Bir elektrik iletkeni varsa, akım üretilecektir.

Bir akım akan bir yük ile aynı olduğundan ve bir yük bir elektrik alanı ürettiğinden, elektrik alanını tespit ederiz. Havadaki su damlacıklarının toplanmasının aksine suyu bir nehirden tatmak gibidir.

Bununla birlikte, her iki durumda da sudur, bu yüzden temel olarak elektrik alanının doğası aynıdır.


cevap 2:
Değişen manyetik akı nedeniyle üretilen elektrik alanı ile statik yükler nedeniyle elektrik alanı arasındaki temel fark nedir?

(Feragatname: Cevabım tamamen klasik fizik açısından olacaktır.)

Soru “temel” farkı sorduğundan, cevap hiç yoktur. Ücretler üzerindeki etkileri açısından hiçbir fark yoktur. “Manyetik ve elektrik alanlar arasındaki fark nedir?” Cevabından alıntı:

Rememberhowitallbeganwiththeinteractionofcharges,andtheforcesbetweenthemthatwouldgointoNewtons2ndLaw,whentheywerestatic/moving?Exactly!Wehaddefinedfieldstosimplifythispicturebysayingthereisafieldandthemutualforceisgivenbyacertainformula,theLorentzForceLaw:F=q[E+v×B].Remember how it all began with the interaction of charges, and the forces between them that would go into Newton’s 2nd Law, when they were static/moving? Exactly! We had defined fields to simplify this picture by saying there is a field and the mutual force is given by a certain formula, the Lorentz Force Law:\mathbf{F} = q \, [ \mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B} ].

BoththeelectricfieldsareaddedlinearlyfollowingtheSuperpositionPrincipleinthetermEintheaboveexpression,andhencethereisnofundamentaldifference.Both the electric fields are added linearly following the Superposition Principle in the term \mathbf{E} in the above expression, and hence there is no fundamental difference.

Öte yandan, eğer herhangi bir fark yeterli olursa, bir tane var.

Theelectricfieldthatisproducedbythepresenceofstaticchargesisanelectrostaticfield,henceaconservativefield”—thatis,theworkdoneby/againstthiselectricfieldonmovingachargeparticleinaclosedloopis0.Mathematicallythisresultsinthecurloftheelectrostaticfieldtovanishandhencethepossibilityofdefinitionofanelectrostaticpotential[math]V[/math],whosegradientgivestheelectrostaticfield:The electric field that is produced by the presence of static charges is an “electrostatic field”, hence a “conservative field” — that is, the work done by/against this electric field on moving a charge particle in a closed loop is 0. Mathematically this results in the curl of the electrostatic field to vanish and hence the possibility of definition of an “electrostatic potential” [math]V[/math], whose gradient gives the electrostatic field:

E=V.\mathbf{E} = - \mathbf{\nabla} V.

Ontheotherhand,theelectricfieldproducedbyachangingmagneticfluxisnotaconservativefieldandhencethismathematicaldefinitionisnotpossible;oneneedstoaddatermwhichisthetimederivativeofavectorquantity,knownasthevectorpotentialA,whosecurlgivesthemagneticfield[math]B[/math]:On the other hand, the electric field produced by a changing magnetic flux is not a conservative field and hence this mathematical definition is not possible; one needs to add a term which is the time-derivative of a vector quantity, known as the “vector potential” \mathbf{A}, whose curl gives the magnetic field [math]\mathbf{B}[/math] :

E=VAt;\mathbf{E} = - \mathbf{\nabla} V - \frac{ \partial\mathbf{A} }{ \partial t } ;

B=×A.\mathbf{B} = \mathbf{\nabla} \times \mathbf{A}.

Ancak, not etmek gerekirse, yukarıdaki fark temel değildir.