전기와 자기, 기본 정의, 움직이는 하전 입자의 유형

대부분의 다른 분야와 마찬가지로 "자기 과학"은 매우 적은 수의 단순한 개념을 기반으로 합니다. 그것들은 "왜 그런지"를 설명하는 것이 좀 더 어렵지만 적어도 "그들이 무엇인지"의 관점에서 보면 아주 간단합니다. 일단 그렇게 받아들여지면, 그것들은 전체 연구 분야의 발전을 위한 기본 빌딩 블록으로 사용될 수 있습니다. 동시에 그들은 관찰된 현상을 설명하려는 시도에서 지침 역할을 합니다.

첫째, 이런 것이 있다. "전자"… 전자는 그냥 존재하는 것이 아니라 우리가 보는 모든 곳에서 무수히 존재합니다.

전자 단위 음전하를 띤 무시할 수 있는 질량의 물체이며 축을 중심으로 일정한 속도로 회전합니다. 전자 이동의 징후 중 하나는 전류입니다. 즉, 전류는 전자에 의해 "운반"됩니다.

둘째, 이런 것이 있다. "필드"그렇지 않으면 빈 공간을 통해 에너지를 전송하는 데 사용할 수 있습니다.이러한 의미에서 중력, 전기 및 자기장의 세 가지 주요 유형의 필드가 있습니다(참조 — 전기장과 자기장의 차이점).

셋째, Ampere의 아이디어에 따르면 각각의 움직이는 전자는 자기장에 둘러싸여 있습니다.… 스핀 전자만이 운동 중인 전자이기 때문에 스핀이 있는 각 전자 주위에 자기장이 생성된다. 결과적으로 각 전자는 초소형으로 작동합니다. 영구 자석.

넷째, Lorentz의 아이디어에 따르면 자기장 내에서 움직이는 전하에는 어떤 힘이 작용한다.… 외부 필드와 Ampere 필드의 상호 작용 결과입니다.

마지막으로, 물질은 다음 덕분에 공간에서 무결성을 유지합니다. 입자 사이의 인력, 그의 전기장은 전하에 의해 생성되고 자기장은 — 그들의 회전.

모든 자기 현상은 질량과 전하를 모두 가진 입자의 운동을 기반으로 설명할 수 있습니다. 이러한 입자의 가능한 유형은 다음과 같습니다.

전자

전자는 매우 작은 크기의 전하를 띤 입자입니다. 각 전자는 다른 모든 전자와 모든 면에서 동일합니다.

1. 전자는 음의 단위 전하와 무시할만한 질량을 가지고 있습니다.

2. 겉보기 질량은 환경 조건에 따라 변할 수 있지만 모든 전자의 질량은 항상 일정합니다.

3. 모든 전자는 자신의 축을 중심으로 회전합니다. 동일한 각속도로 회전합니다.

구멍

1. 정공은 결정 격자의 특정 위치라고 하며, 정공이 있을 수 있지만 이러한 조건에서는 전자가 없습니다. 따라서 정공은 양의 단위 전하와 무시할 수 있는 질량을 가집니다.

2.정공의 이동은 전자를 반대 방향으로 이동시킵니다. 따라서 정공은 반대 방향으로 움직이는 전자와 정확히 동일한 질량과 동일한 스핀을 갖습니다.

양성자

양성자는 전자보다 훨씬 큰 입자로 전자의 전하와 절대적으로 같은 전하를 갖지만 반대 극성을 갖는 입자입니다. 반대 극성의 개념은 다음과 같은 반대 현상으로 정의됩니다. 전자와 양성자는 서로를 향해 인력을 받는 반면, 두 개의 전자 또는 두 개의 양성자는 서로 반발합니다.

벤자민 프랭클린의 실험에서 채택된 관습에 따라 전자의 전하는 음전하로 간주되고 양성자의 전하는 양전하로 간주됩니다. 다른 모든 전하를 띤 물체는 양전하 또는 음전하를 지니고 있으며 그 값은 항상 전자 전하의 정확한 배수이므로 후자는 이 현상을 설명할 때 "단위 값"으로 사용됩니다.

1. 양성자는 단위 전하가 양전하이고 단위 분자량이 있는 이온입니다.

2. 양성자의 양의 단위 전하는 전자의 음의 단위 전하와 절대적으로 일치하지만 양성자의 질량은 전자의 질량보다 몇 배 더 큽니다.

3. 모든 양성자는 전자 회전의 각속도보다 훨씬 작은 동일한 각속도로 자체 축(스핀 있음)을 중심으로 회전합니다.

또한보십시오: 원자의 구조 — 물질, 전자, 양성자, 중성자의 기본 입자

양이온

1.양이온은 값이 양성자 전하의 정수배인 다른 전하와 양성자 질량의 정수배 및 아원자 입자의 추가 질량으로 구성된 다른 질량을 가지고 있습니다.

2. 핵자 수가 홀수인 이온만이 스핀을 갖는다.

3. 질량이 다른 이온은 서로 다른 각속도로 회전합니다.

음이온

1. 양이온과 완전히 유사한 다양한 종류의 음이온이 있지만 양전하보다는 음전하를 띤다.

이러한 각 입자는 임의의 조합으로 서로 다른 직선 또는 곡선 경로를 따라 서로 다른 속도로 이동할 수 있습니다. 어느 정도 그룹으로 움직이는 동일한 입자의 집합을 빔이라고 합니다.

빔의 각 입자는 이웃 입자의 해당 매개 변수에 가까운 질량, 방향 및 운동 속도를 갖습니다. 그러나 보다 일반적인 조건에서 빔의 개별 입자 속도는 Maxwell의 분포 법칙에 따라 다릅니다.

이 경우 자기 현상의 출현에서 지배적인 역할은 속도가 빔의 평균 속도에 가까운 입자에 의해 수행되는 반면 다른 속도를 가진 입자는 2차 효과를 생성합니다.

입자의 이동 속도에 주된 관심을 기울이면 고속으로 이동하는 입자를 고온이라고 하고 저속으로 이동하는 입자를 저온이라고 합니다. 이러한 정의는 상대적입니다. 즉, 절대 속도를 반영하지 않습니다.

기본법과 정의

자기장에 대한 두 가지 다른 정의가 있습니다. 자기장 — 이것은 자기력이 가해지는 움직이는 전하 근처의 영역입니다.전하를 띤 물체가 움직일 때 힘을 받는 모든 영역은 자기장을 포함합니다.

전하를 띤 입자가 둘러싸여 있습니다. 전기장… 움직이는 전하를 띤 입자는 전기장과 함께 자기장을 가지고 있습니다. Ampere의 법칙은 움직이는 전하와 자기장 사이의 관계를 설정합니다(참조 — — 암페어의 법칙).

많은 작은 전하를 띤 입자가 일정한 속도로 궤적의 동일한 부분을 지속적으로 통과하면 각 입자의 개별 이동 자기장의 총 효과는 다음과 같은 영구 자기장의 형성에 해당합니다. Bio Savara 분야.

특별한 경우 암페어의 법칙Bio-Savard의 법칙이라고 하는 는 전류가 흐르는 무한히 긴 직선으로부터 주어진 거리에서 자기장의 세기의 크기를 결정합니다(Biot-Savard의 법칙).

따라서 자기장은 일정한 강도를 가지며 이동하는 전하가 클수록 자기장이 더 강해집니다. 또한 전하의 이동 속도가 빠를수록 자기장이 강해집니다.

고정 전하는 자기장을 생성하지 않습니다. 사실, 자기장은 움직이는 전하의 존재와 독립적으로 존재할 수 없습니다.

Lorentz의 법칙은 자기장에서 움직이는 전하를 띤 입자에 작용하는 힘을 정의합니다. 로렌츠 힘 외부 필드의 방향과 입자의 운동 방향 모두에 수직으로 향합니다. 자기력선에 직각으로 움직일 때 하전 입자에 작용하는 "횡력"이 있습니다.

외부 자기장에 있는 "자기 충전된" 신체는 외부 자기장이 강화되는 위치에서 외부 자기장이 약해지는 위치로 신체를 이동시키는 경향이 있는 힘을 경험합니다. 이것은 다음 원칙의 표현입니다. 모든 시스템은 최소 에너지를 특징으로 하는 상태에 도달하는 경향이 있습니다.

렌츠의 법칙 상태: "입자가 자기장과 상호 작용하여 움직이는 하전 입자의 궤적이 어떤 식으로든 변경되면 이러한 변화로 인해 이러한 변화를 일으킨 자기장과 정반대의 새로운 자기장이 나타납니다. «

자기 회로를 통해 "흐르는" 자속을 생성하는 솔레노이드의 능력은 전선의 회전 수와 전선을 통해 흐르는 전류에 따라 달라집니다. 두 요인 모두 발생으로 이어집니다. 기자력 또는 줄여서 MDS… 영구 자석은 유사한 기자력을 생성할 수 있습니다.

기자력은 다음과 같은 방식으로 자기 회로에서 자속을 흐르게 합니다. 기전력(EMF) 전기 회로에서 전류의 흐름을 보장합니다.

자기 회로는 어떤 면에서 전기 회로와 유사하지만, 전기 회로에는 하전 입자의 실제 운동이 있지만 자기 회로에는 그러한 운동이 없습니다. 전류를 발생시키는 기전력의 작용을 기술한다. 옴의 법칙.

자기장 강도 해당 자기 회로의 단위 길이당 기자력입니다. 자기 유도 또는 자속 밀도는 주어진 자기 회로의 단위 면적을 통과하는 자속과 같습니다.

질색 기자력의 작용에 따라 자속을 전도하는 능력을 결정하는 특정 자기 회로의 특성입니다.

옴 단위의 전기 저항은 전자 흐름 경로의 길이에 정비례하고, 이 흐름의 단면적에 반비례하며, 전기적 특성을 설명하는 특성인 전기 전도도에도 반비례합니다. 전류가 흐르는 공간을 구성하는 물질.

자기 저항은 자속의 경로 길이에 정비례하고, 이 자속의 단면적에 반비례하며, 또한 자기 투자율에 반비례하는데, 이는 물질의 자기 특성을 설명하는 특성입니다. 자속을 전달하는 공간이 구성됩니다.(참조 — 자기 회로에 대한 옴의 법칙).

투자율 특정 자속 밀도를 유지하는 능력을 표현하는 물질의 특성(참조 — 투자율).

이 주제에 대한 추가 정보: 전자기장 - 발견 및 물리적 특성의 역사