ઇલેક્ટ્રિક અને મેગ્નેટિક ફિલ્ડ: શું તફાવત છે?

રશિયન ભાષામાં "ક્ષેત્ર" શબ્દનો અર્થ એકસમાન રચનાનો ખૂબ મોટો વિસ્તાર છે, ઉદાહરણ તરીકે ઘઉં અથવા બટાકા.

ભૌતિકશાસ્ત્ર અને વિદ્યુત ઇજનેરીમાં, તેનો ઉપયોગ વિવિધ પ્રકારના પદાર્થોનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક, જેમાં વિદ્યુત અને ચુંબકીય ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પદાર્થના આ સ્વરૂપો સાથે સંકળાયેલ છે. જ્યારે તે સ્થિર હોય છે, ત્યારે તેની આસપાસ હંમેશા વિદ્યુત ક્ષેત્ર હોય છે, અને જ્યારે તે ખસે છે, ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ રચાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક) ક્ષેત્રની પ્રકૃતિનો માણસનો વિચાર તેના ગુણધર્મોના પ્રાયોગિક અભ્યાસના આધારે રચાય છે, કારણ કે હજી પણ સંશોધનની અન્ય કોઈ પદ્ધતિ નથી. આ પદ્ધતિ સાથે, એવું જાણવા મળ્યું કે તે ચોક્કસ બળ સાથે ગતિશીલ અને / અથવા સ્થિર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે. તેના મૂલ્યને માપવા દ્વારા, મુખ્ય ઓપરેશનલ લાક્ષણિકતાઓનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર

રચના:

• ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની આસપાસ (શરીર અથવા કણો);

• ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરફારો સાથે, જેમ કે ચળવળ દરમિયાન થાય છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો. 

તેને બળની રેખાઓ સાથે દર્શાવવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે હકારાત્મક ચાર્જમાંથી નીકળતી અને નકારાત્મકમાં સમાપ્ત થતી દર્શાવવામાં આવે છે. આમ ચાર્જીસ એ વિદ્યુત ક્ષેત્રના સ્ત્રોત છે. તેમના પર કાર્ય કરીને તમે આ કરી શકો છો:

• ક્ષેત્રની હાજરી ઓળખવી;

• તેનું મૂલ્ય માપવા માટે માપાંકિત મૂલ્ય દાખલ કરો.

વ્યવહારુ ઉપયોગ માટે, પાવર લાક્ષણિકતા કહેવાતા વોલ્ટેજ, જે હકારાત્મક સંકેત સાથે એક ચાર્જ પરની ક્રિયા દ્વારા અંદાજવામાં આવે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર

આના પર કાર્ય કરે છે:

• ચોક્કસ પ્રયત્નો સાથે ગતિમાં ઇલેક્ટ્રિક સંસ્થાઓ અને ચાર્જ;

• તેમની ગતિની સ્થિતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના ચુંબકીય ક્ષણો.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવામાં આવે છે:

• ચાર્જ કરેલા કણોનો પ્રવાહ પસાર કરવો;

• અણુઓ અથવા અન્ય કણોની અંદર ઇલેક્ટ્રોનની ચુંબકીય ક્ષણોનો સારાંશ દ્વારા;

• ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં કામચલાઉ ફેરફાર સાથે.

તે બળની રેખાઓ સાથે પણ દર્શાવવામાં આવ્યું છે, પરંતુ તે સમોચ્ચ સાથે બંધ છે, તેમની પાસે ઇલેક્ટ્રિક રાશિઓથી વિપરીત શરૂઆત અને અંત નથી.

ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રમાં થતી પ્રક્રિયાઓનું પ્રથમ સૈદ્ધાંતિક અને ગાણિતિક સમર્થન જેમ્સ ક્લાર્ક મેક્સવેલ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. તેમણે વિભેદક અને અભિન્ન સ્વરૂપોના સમીકરણોની એક સિસ્ટમ રજૂ કરી જેમાં તેમણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રનો ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ અને સતત મીડિયા અથવા શૂન્યાવકાશમાં વહેતા પ્રવાહો સાથેનો સંબંધ દર્શાવ્યો.

તેમના કાર્યમાં તે કાયદાનો ઉપયોગ કરે છે:

• એમ્પીયર, વાયર દ્વારા પ્રવાહના પ્રવાહ અને તેની આસપાસ ચુંબકીય ઇન્ડક્શનની રચનાનું વર્ણન કરે છે;

• ફેરાડે, બંધ વાહક પર વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રની ક્રિયામાંથી વિદ્યુત પ્રવાહની ઘટનાને સમજાવે છે.

મેક્સવેલના કાર્યો અવકાશમાં વિતરિત ચાર્જના આધારે ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોના અભિવ્યક્તિઓ વચ્ચેના ચોક્કસ સંબંધોને નિર્ધારિત કરે છે.

મેક્સવેલની કૃતિઓના પ્રકાશનને ઘણો સમય વીતી ગયો છે. વૈજ્ઞાનિકો સતત વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો વચ્ચેના પ્રાયોગિક તથ્યોના અભિવ્યક્તિઓનો અભ્યાસ કરી રહ્યા છે, પરંતુ હવે પણ તેમની પ્રકૃતિ સ્થાપિત કરવી મુશ્કેલ છે. પરિણામો વિચારણા હેઠળની ઘટનાના સંપૂર્ણ વ્યવહારિક એપ્લિકેશનો સુધી મર્યાદિત છે.

આ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે આપણા જ્ઞાનના સ્તરથી આપણે ફક્ત પૂર્વધારણાઓ બનાવી શકીએ છીએ, કારણ કે હમણાં માટે આપણે ફક્ત કંઈક ધારી શકીએ છીએ. છેવટે, કુદરતમાં અખૂટ ગુણધર્મો છે જેનો હજુ પણ ઘણો અને લાંબા સમય સુધી અભ્યાસ કરવાની જરૂર છે.

ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની તુલનાત્મક લાક્ષણિકતાઓ

શિક્ષણના સ્ત્રોતો

વીજળી અને ચુંબકત્વના ક્ષેત્રો વચ્ચેનો પરસ્પર સંબંધ સ્પષ્ટ હકીકતને સમજવામાં મદદ કરે છે: તેઓ અલગ નથી, પરંતુ જોડાયેલા છે, પરંતુ તેઓ અલગ અલગ રીતે પ્રગટ થઈ શકે છે, એક જ એન્ટિટી - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

જો આપણે કલ્પના કરીએ કે કોઈક સમયે અવકાશમાંથી ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનું એક અસંગત ક્ષેત્ર બનાવવામાં આવ્યું છે, જે પૃથ્વીની સપાટીની તુલનામાં સ્થિર છે, તો તે બાકીના સમયે તેની આસપાસના ચુંબકીય ક્ષેત્રને નિર્ધારિત કરવા માટે કામ કરશે નહીં.

જો નિરીક્ષક આ ચાર્જની તુલનામાં આગળ વધવાનું શરૂ કરે છે, તો પછી ક્ષેત્ર સમયસર બદલાવાનું શરૂ કરશે, અને ઇલેક્ટ્રિક ઘટક પહેલેથી જ એક ચુંબકીય રચના કરશે, જેને કાયમી સંશોધક તેના માપન સાધનોથી જોઈ શકે છે.

તેવી જ રીતે, જ્યારે સ્થિર ચુંબક અમુક સપાટી પર મૂકવામાં આવે છે, ત્યારે ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે ત્યારે આ ઘટના બનશે. જ્યારે નિરીક્ષક તેની તરફ જવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનો દેખાવ શોધી કાઢશે.આ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની ઘટનાનું વર્ણન કરે છે.

તેથી, તે કહેવાનો બહુ અર્થ નથી કે અવકાશમાં ધ્યાનમાં લેવાયેલા બિંદુ પર બેમાંથી માત્ર એક ક્ષેત્ર છે: ઇલેક્ટ્રિક અથવા ચુંબકીય. આ પ્રશ્ન સંદર્ભ ફ્રેમના સંબંધમાં પૂછવો આવશ્યક છે:

• સ્થિર;

• જંગમ.

બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, સંદર્ભ ફ્રેમ ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોના અભિવ્યક્તિને તે જ રીતે અસર કરે છે જે રીતે વિવિધ રંગોના ફિલ્ટર્સ દ્વારા લેન્ડસ્કેપ્સ જોવામાં આવે છે. કાચના રંગમાં ફેરફાર એકંદર ચિત્ર વિશેની આપણી ધારણાને અસર કરે છે, પરંતુ જો આપણે હવાના વાતાવરણમાંથી સૂર્યપ્રકાશના પસાર થવાથી બનાવેલ કુદરતી પ્રકાશને આધાર તરીકે લઈએ, તો પણ તે સંપૂર્ણ રીતે સાચું ચિત્ર આપશે નહીં, તે તેને વિકૃત કરશે.

આનો અર્થ એ છે કે સંદર્ભ ફ્રેમ એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રનો અભ્યાસ કરવાની એક રીત છે, તે તેના ગુણધર્મો, રૂપરેખાંકનનું મૂલ્યાંકન કરવાનું શક્ય બનાવે છે. પરંતુ તે ખરેખર વાંધો નથી.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર સૂચકાંકો

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર

અવકાશમાં ચોક્કસ સ્થાન પર ક્ષેત્રની હાજરી દર્શાવતા સૂચક તરીકે વિદ્યુત ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓનો ઉપયોગ થાય છે. તેઓ વિદ્યુત ઘટકોનું અવલોકન કરવા માટે કાગળના ઇલેક્ટ્રિફાઇડ નાના ટુકડાઓ, બોલ્સ, સ્લીવ્ઝ, "સુલતાન" નો ઉપયોગ કરી શકે છે.

ચાલો એક ઉદાહરણ ધ્યાનમાં લઈએ જ્યાં ફ્લેટ ઇલેક્ટ્રિફાઇડ ડાઇલેક્ટ્રિકની બંને બાજુએ ફ્રી સસ્પેન્શનમાં બે સૂચક બોલ મૂકવામાં આવે છે. તેઓ તેની સપાટી પર સમાન રીતે આકર્ષિત થશે અને એક લીટીમાં વિસ્તરશે.

બીજા તબક્કામાં, અમે એક દડા અને ઇલેક્ટ્રિફાઇડ ડાઇલેક્ટ્રિક વચ્ચે સપાટ મેટલ પ્લેટ મૂકીએ છીએ. આ સૂચકાંકો પર કાર્ય કરતી દળોને બદલશે નહીં. બોલ તેમની સ્થિતિ બદલશે નહીં.

પ્રયોગનો ત્રીજો તબક્કો મેટલ શીટના ગ્રાઉન્ડિંગ સાથે સંબંધિત છે. જલદી આવું થાય છે, ઇલેક્ટ્રિફાઇડ ડાઇલેક્ટ્રિક અને ગ્રાઉન્ડેડ મેટલ વચ્ચે સ્થિત સૂચક બોલ તેની સ્થિતિ બદલશે, તેની દિશાને ઊભી તરફ બદલશે. તે પ્લેટ તરફ આકર્ષિત થવાનું બંધ કરશે અને માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણના ગુરુત્વાકર્ષણ બળને આધીન રહેશે.

આ અનુભવ દર્શાવે છે કે ગ્રાઉન્ડેડ મેટલ શિલ્ડ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ લાઇનના પ્રસારને અવરોધે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર

આ કિસ્સામાં, સૂચકાંકો આ હોઈ શકે છે:

• સ્ટીલ ફાઇલિંગ;

• બંધ લૂપ જેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ વહે છે;

• ચુંબકીય સોય (હોકાયંત્રનું ઉદાહરણ).

બળની ચુંબકીય રેખાઓ સાથે સ્ટીલ શેવિંગ્સના વિતરણનો સિદ્ધાંત સૌથી વધુ વ્યાપક છે. તે ચુંબકીય સોયના ઓપરેશનમાં પણ શામેલ છે, જે ઘર્ષણ બળોના વિરોધને ઘટાડવા માટે, તીક્ષ્ણ બિંદુ પર નિશ્ચિત છે અને આમ પરિભ્રમણની વધારાની સ્વતંત્રતા પ્રાપ્ત કરે છે.

ચાર્જ થયેલ સંસ્થાઓ સાથે ક્ષેત્રોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું વર્ણન કરતા કાયદા

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો

કુલોમ્બનું પ્રાયોગિક કાર્ય, ક્વાર્ટઝના પાતળા અને લાંબા થ્રેડ પર સ્થગિત બિંદુ ચાર્જ સાથે હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું, જે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોમાં થતી પ્રક્રિયાઓના ચિત્રને સ્પષ્ટ કરવા માટે સેવા આપે છે.

જ્યારે ચાર્જ થયેલ બોલ તેમની નજીક લાવવામાં આવ્યો, ત્યારે બાદમાં તેમની સ્થિતિને અસર કરી, તેમને ચોક્કસ રકમથી વિચલિત થવાની ફરજ પડી. આ મૂલ્ય ખાસ ડિઝાઇન કરેલ ઉપકરણના સ્કેલ ડાયલ પર નિશ્ચિત છે.

આ રીતે, ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વચ્ચે પરસ્પર ક્રિયાના દળો, કહેવાતા ઇલેક્ટ્રિક, કુલોમ્બ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા… તે ગાણિતિક સૂત્રો દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે જે ડિઝાઇન કરેલ ઉપકરણોની પ્રારંભિક ગણતરીઓને મંજૂરી આપે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રો

તે અહીં સારું કામ કરે છે એમ્પીયરનો કાયદો બળની ચુંબકીય રેખાઓની અંદર મૂકવામાં આવેલા વર્તમાન-વહન વાહકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના આધારે.

ડાબા હાથની આંગળીઓની ગોઠવણીનો ઉપયોગ કરીને એક નિયમ વર્તમાન-વહન વાયર પર કાર્ય કરતા બળની દિશાને લાગુ પડે છે. ચાર આંગળીઓ એકસાથે જોડાઈને વર્તમાનની દિશામાં સ્થિત હોવી જોઈએ, અને ચુંબકીય ક્ષેત્રના બળની રેખાઓ હથેળીમાં દાખલ થવી જોઈએ. પછી બહાર નીકળતો અંગૂઠો ઇચ્છિત બળની દિશા સૂચવે છે.

ફ્લાઇટ ગ્રાફિક્સ

ડ્રોઇંગના પ્લેનમાં તેમને દર્શાવવા માટે ફોર્સ લાઇનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો

આ પરિસ્થિતિમાં તણાવની રેખાઓ દર્શાવવા માટે, જ્યારે સ્થિર શુલ્ક હાજર હોય ત્યારે સંભવિત ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. બળની રેખા હકારાત્મક ચાર્જમાંથી બહાર આવે છે અને નકારાત્મક પર જાય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ મોડેલિંગનું ઉદાહરણ તેલમાં ક્વિનાઇન સ્ફટિકો મૂકવાનું એક પ્રકાર છે. વધુ આધુનિક પદ્ધતિ એ ગ્રાફિક ડિઝાઇનર્સના કમ્પ્યુટર પ્રોગ્રામ્સનો ઉપયોગ છે.

તેઓ તમને સમકક્ષ સપાટીઓની છબીઓ બનાવવા, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના આંકડાકીય મૂલ્યનો અંદાજ કાઢવા અને વિવિધ પરિસ્થિતિઓનું વિશ્લેષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રો

વધુ પ્રદર્શન સ્પષ્ટતા માટે, જ્યારે લૂપ દ્વારા બંધ કરવામાં આવે ત્યારે તેઓ વમળ ક્ષેત્રની લાક્ષણિકતા રેખાઓનો ઉપયોગ કરે છે. સ્ટીલ ફાઇલો સાથેનું ઉપરનું ઉદાહરણ આ ઘટનાને સ્પષ્ટપણે દર્શાવે છે.

પાવર લાક્ષણિકતાઓ

તેમને વેક્ટર જથ્થા તરીકે વ્યક્ત કરવાનો રિવાજ છે:

• ક્રિયાનો ચોક્કસ કોર્સ;

• અનુરૂપ સૂત્ર દ્વારા ગણતરી કરેલ બળ મૂલ્ય.

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો

એકમ ચાર્જ પર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ વેક્ટરને ત્રિ-પરિમાણીય છબીના સ્વરૂપમાં રજૂ કરી શકાય છે.

તેની તીવ્રતા:

• ચાર્જના કેન્દ્રથી દૂર નિર્દેશિત;

• એક પરિમાણ છે જે ગણતરી પદ્ધતિ પર આધારિત છે;

• બિન-સંપર્ક ક્રિયા દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે, એટલે કે, એક અંતરે, ચાર્જ અને અભિનય બળના ગુણોત્તર તરીકે.

ચુંબકીય ક્ષેત્રો

કોઇલમાં ઉદ્ભવતા વોલ્ટેજને નીચેના ચિત્રમાં ઉદાહરણ તરીકે જોઇ શકાય છે.

બહારના દરેક વળાંકથી તેમાં બળની ચુંબકીય રેખાઓ સમાન દિશા ધરાવે છે અને ઉમેરે છે. ટર્ન-ટુ-ટર્ન સ્પેસની અંદર, તેઓ વિરુદ્ધ દિશામાન થાય છે. આ કારણે આંતરિક ક્ષેત્ર નબળું પડી ગયું છે.

વોલ્ટેજની તીવ્રતા આનાથી પ્રભાવિત થાય છે:

• કોઇલમાંથી પસાર થતા વર્તમાનની તાકાત;

• વિન્ડિંગ્સની સંખ્યા અને ઘનતા, જે કોઇલની અક્ષીય લંબાઈ નક્કી કરે છે.

ઉચ્ચ પ્રવાહો મેગ્નેટોમોટિવ બળમાં વધારો કરે છે. ઉપરાંત, સમાન સંખ્યામાં વળાંકો ધરાવતા પરંતુ વિવિધ વિન્ડિંગ ઘનતાવાળા બે કોઇલમાં, જ્યારે સમાન પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે આ બળ વધુ હશે જ્યાં વળાંકો નજીક છે.

આમ, વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોમાં ચોક્કસ તફાવતો છે, પરંતુ તે એક સામાન્ય વસ્તુ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિકના એકબીજા સાથે જોડાયેલા ઘટકો છે.