ఎలక్ట్రిక్ మరియు మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్: తేడాలు ఏమిటి?

రష్యన్ భాషలో "ఫీల్డ్" అంటే ఏకరీతి కూర్పు యొక్క చాలా పెద్ద ప్రాంతం, ఉదాహరణకు గోధుమ లేదా బంగాళాదుంప.

భౌతిక శాస్త్రం మరియు ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్‌లో, ఇది వివిధ రకాల పదార్థాలను వివరించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఉదాహరణకు విద్యుదయస్కాంత, విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత భాగాలను కలిగి ఉంటుంది.

విద్యుదావేశం ఈ పదార్థ రూపాలతో ముడిపడి ఉంటుంది. ఇది నిశ్చలంగా ఉన్నప్పుడు, దాని చుట్టూ ఎల్లప్పుడూ విద్యుత్ క్షేత్రం ఉంటుంది మరియు అది కదిలినప్పుడు, అయస్కాంత క్షేత్రం కూడా ఏర్పడుతుంది.

ఎలక్ట్రిక్ (మరింత ఖచ్చితంగా, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్) ఫీల్డ్ యొక్క స్వభావం గురించి మనిషి యొక్క ఆలోచన దాని లక్షణాల ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాల ఆధారంగా ఏర్పడుతుంది, ఎందుకంటే ఇప్పటికీ పరిశోధన యొక్క ఇతర పద్ధతి లేదు. ఈ పద్ధతిలో, ఇది ఒక నిర్దిష్ట శక్తితో కదిలే మరియు / లేదా స్థిర విద్యుత్ ఛార్జీలపై పనిచేస్తుందని కనుగొనబడింది. దాని విలువను కొలవడం ద్వారా, ప్రధాన కార్యాచరణ లక్షణాలు మూల్యాంకనం చేయబడతాయి.

విద్యుత్ క్షేత్రం

ఏర్పడింది:

• విద్యుత్ ఛార్జీల చుట్టూ (శరీరాలు లేదా కణాలు);

• కదలిక సమయంలో సంభవించే అయస్కాంత క్షేత్రంలో మార్పులతో విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు. 

ఇది శక్తి రేఖలతో వర్ణించబడింది, ఇవి సాధారణంగా ధనాత్మక ఛార్జీల నుండి ఉద్భవించినట్లు మరియు ప్రతికూల వాటిని ముగించినట్లు చూపబడతాయి. ఆ విధంగా ఛార్జీలు విద్యుత్ క్షేత్రానికి మూలాలు. వాటిపై నటించడం ద్వారా మీరు వీటిని చేయవచ్చు:

• ఫీల్డ్ ఉనికిని గుర్తించడం;

• దాని విలువను కొలవడానికి క్రమాంకనం చేసిన విలువను నమోదు చేయండి.

ఆచరణాత్మక ఉపయోగం కోసం, పవర్ లక్షణం అని పిలవబడే వోల్టేజ్, ఇది సానుకూల సంకేతంతో ఒకే ఛార్జ్పై చర్య ద్వారా అంచనా వేయబడుతుంది.

అయిస్కాంత క్షేత్రం

చర్యలు:

• కచ్చితమైన ప్రయత్నంతో చలనంలో విద్యుత్ సంస్థలు మరియు ఛార్జీలు;

• అయస్కాంత కదలికలు వాటి చలన స్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకోకుండా.

అయస్కాంత క్షేత్రం సృష్టించబడింది:

• చార్జ్డ్ కణాల కరెంట్ యొక్క ప్రకరణము;

• అణువులు లేదా ఇతర కణాల లోపల ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క అయస్కాంత కదలికలను సంగ్రహించడం ద్వారా;

• విద్యుత్ క్షేత్రంలో తాత్కాలిక మార్పుతో.

ఇది శక్తి రేఖలతో కూడా చిత్రీకరించబడింది, కానీ అవి ఆకృతి వెంట మూసివేయబడతాయి, విద్యుత్ వాటిలా కాకుండా వాటికి ప్రారంభం మరియు ముగింపు లేదు.

విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల పరస్పర చర్య

విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రంలో జరుగుతున్న ప్రక్రియల యొక్క మొదటి సైద్ధాంతిక మరియు గణిత సమర్థనను జేమ్స్ క్లర్క్ మాక్స్వెల్ నిర్వహించారు. అతను అవకలన మరియు సమగ్ర రూపాల సమీకరణాల వ్యవస్థను సమర్పించాడు, దీనిలో అతను విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రానికి విద్యుత్ ఛార్జీలు మరియు నిరంతర మీడియా లేదా వాక్యూమ్‌లో ప్రవహించే ప్రవాహాలకు సంబంధాన్ని చూపించాడు.

తన పనిలో అతను చట్టాలను ఉపయోగిస్తాడు:

• ఆంపియర్లు, ఒక తీగ ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మరియు దాని చుట్టూ అయస్కాంత ప్రేరణ సృష్టిని వివరిస్తుంది;

• ఫారడే, ఒక క్లోజ్డ్ కండక్టర్‌పై ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చర్య నుండి విద్యుత్ ప్రవాహం సంభవించడాన్ని వివరిస్తుంది.

మాక్స్వెల్ యొక్క రచనలు అంతరిక్షంలో పంపిణీ చేయబడిన ఛార్జీలను బట్టి విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల వ్యక్తీకరణల మధ్య ఖచ్చితమైన సంబంధాలను నిర్ణయించాయి.

మాక్స్‌వెల్ రచనల ప్రచురణ నుండి చాలా సమయం గడిచిపోయింది. విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల మధ్య ప్రయోగాత్మక వాస్తవాల యొక్క వ్యక్తీకరణలను శాస్త్రవేత్తలు నిరంతరం అధ్యయనం చేస్తున్నారు, కానీ ఇప్పుడు కూడా వారి స్వభావాన్ని స్థాపించడం కష్టం. ఫలితాలు పరిశీలనలో ఉన్న దృగ్విషయాల యొక్క పూర్తిగా ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలకు పరిమితం చేయబడ్డాయి.

మన జ్ఞాన స్థాయితో మనం పరికల్పనలను మాత్రమే నిర్మించగలము, ఎందుకంటే ప్రస్తుతానికి మనం ఏదో ఊహించగలము.అన్నింటికంటే, ప్రకృతి తరగని లక్షణాలను కలిగి ఉంది, అవి ఇంకా చాలా మరియు చాలా కాలం పాటు అధ్యయనం చేయవలసి ఉంటుంది.

విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల తులనాత్మక లక్షణాలు

విద్య యొక్క మూలాలు

విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల మధ్య పరస్పర సంబంధం స్పష్టమైన వాస్తవాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది: అవి వేరుచేయబడవు, కానీ అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, కానీ అవి వివిధ మార్గాల్లో వ్యక్తమవుతాయి, ఒకే ఎంటిటీని సూచిస్తాయి - విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం.

భూమి యొక్క ఉపరితలంతో సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉన్న ఏదో ఒక సమయంలో అంతరిక్షం నుండి విద్యుత్ ఛార్జ్ యొక్క అసమాన క్షేత్రం సృష్టించబడిందని మేము ఊహించినట్లయితే, అది విశ్రాంతి సమయంలో దాని చుట్టూ ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని గుర్తించడానికి పని చేయదు.

పరిశీలకుడు ఈ ఛార్జ్‌కు సంబంధించి కదలడం ప్రారంభించినట్లయితే, అప్పుడు క్షేత్రం సమయానికి మారడం ప్రారంభమవుతుంది మరియు ఎలక్ట్రిక్ భాగం ఇప్పటికే అయస్కాంతాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది శాశ్వత పరిశోధకుడు తన కొలిచే పరికరాలతో చూడగలడు.

అదేవిధంగా, స్థిరమైన అయస్కాంతాన్ని కొంత ఉపరితలంపై ఉంచినప్పుడు, అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించినప్పుడు ఈ దృగ్విషయాలు సంభవిస్తాయి. పరిశీలకుడు దాని వైపు వెళ్లడం ప్రారంభించినప్పుడు, అతను విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క రూపాన్ని కనుగొంటాడు.ఈ ప్రక్రియ విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క దృగ్విషయాన్ని వివరిస్తుంది.

అందువల్ల, అంతరిక్షంలో పరిగణించబడే పాయింట్ వద్ద రెండు క్షేత్రాలలో ఒకటి మాత్రమే ఉందని చెప్పడం చాలా సమంజసం కాదు: విద్యుత్ లేదా అయస్కాంతం. ఫ్రేమ్ ఆఫ్ రిఫరెన్స్‌కు సంబంధించి ఈ ప్రశ్న తప్పక అడగాలి:

• స్థిరమైన;

• కదిలే.

మరో మాటలో చెప్పాలంటే, వివిధ రంగుల ఫిల్టర్‌ల ద్వారా ల్యాండ్‌స్కేప్‌లను వీక్షించే విధంగానే ఫ్రేమ్ ఆఫ్ రిఫరెన్స్ విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల అభివ్యక్తిని ప్రభావితం చేస్తుంది. గాజు రంగులో మార్పు మొత్తం చిత్రంపై మన అవగాహనను ప్రభావితం చేస్తుంది, అయితే గాలి వాతావరణం ద్వారా సూర్యరశ్మిని ప్రసరించడం ద్వారా సృష్టించబడిన సహజ కాంతిని మనం ప్రాతిపదికగా తీసుకున్నప్పటికీ, అది మొత్తంగా నిజమైన చిత్రాన్ని ఇవ్వదు. దానిని వక్రీకరిస్తుంది.

దీని అర్థం రిఫరెన్స్ ఫ్రేమ్ అనేది విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రాన్ని అధ్యయనం చేసే మార్గాలలో ఒకటి, ఇది దాని లక్షణాలను, ఆకృతీకరణను అంచనా వేయడం సాధ్యం చేస్తుంది. కానీ అది నిజంగా పట్టింపు లేదు.

విద్యుదయస్కాంత క్షేత్ర సూచికలు

విద్యుత్ క్షేత్రం

విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన శరీరాలు అంతరిక్షంలో ఒక నిర్దిష్ట ప్రదేశంలో ఫీల్డ్ ఉనికిని చూపించే సూచికలుగా ఉపయోగించబడతాయి. వారు ఎలక్ట్రికల్ కాంపోనెంట్‌ను గమనించడానికి విద్యుద్దీకరించబడిన చిన్న కాగితం, బంతులు, స్లీవ్‌లు, "సుల్తాన్‌లు" ఉపయోగించవచ్చు.

ఫ్లాట్ ఎలక్ట్రిఫైడ్ డైఎలెక్ట్రిక్‌కి ఇరువైపులా ఉచిత సస్పెన్షన్‌లో రెండు సూచిక బంతులను ఉంచే ఉదాహరణను పరిశీలిద్దాం. వారు దాని ఉపరితలంపై సమానంగా ఆకర్షితులవుతారు మరియు ఒక పంక్తిలో విస్తరిస్తారు.

రెండవ దశలో, మేము బంతుల్లో ఒకటి మరియు విద్యుద్దీకరించబడిన విద్యుద్వాహకము మధ్య ఒక ఫ్లాట్ మెటల్ ప్లేట్ను ఉంచుతాము. ఇది సూచికలపై పనిచేసే శక్తులను మార్చదు. బంతులు తమ స్థానాన్ని మార్చవు.

ప్రయోగం యొక్క మూడవ దశ మెటల్ షీట్ యొక్క గ్రౌండింగ్కు సంబంధించినది. ఇది జరిగిన వెంటనే, విద్యుదీకరించబడిన విద్యుద్వాహకము మరియు గ్రౌన్దేడ్ మెటల్ మధ్య ఉన్న సూచిక బంతి దాని స్థానాన్ని మార్చుకుంటుంది, దాని దిశను నిలువుగా మారుస్తుంది. ఇది ప్లేట్‌కు ఆకర్షించబడటం ఆగిపోతుంది మరియు గురుత్వాకర్షణ శక్తులకు మాత్రమే లోబడి ఉంటుంది.

గ్రౌన్దేడ్ మెటల్ షీల్డ్స్ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ లైన్ల వ్యాప్తిని అడ్డుకుంటాయని ఈ అనుభవం చూపిస్తుంది.

అయిస్కాంత క్షేత్రం

ఈ సందర్భంలో, సూచికలు కావచ్చు:

• స్టీల్ ఫైలింగ్స్;

• విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహించే ఒక క్లోజ్డ్ లూప్;

• అయస్కాంత సూది (దిక్సూచి ఉదాహరణ).

శక్తి యొక్క అయస్కాంత రేఖల వెంట ఉక్కు షేవింగ్‌ల పంపిణీ సూత్రం అత్యంత విస్తృతమైనది. ఇది అయస్కాంత సూది యొక్క ఆపరేషన్లో కూడా చేర్చబడుతుంది, ఇది ఘర్షణ శక్తుల వ్యతిరేకతను తగ్గించడానికి, ఒక పదునైన బిందువుపై స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు తద్వారా భ్రమణ అదనపు స్వేచ్ఛను పొందుతుంది.

చార్జ్డ్ బాడీలతో ఫీల్డ్‌ల పరస్పర చర్యలను వివరించే చట్టాలు

విద్యుత్ క్షేత్రాలు

క్వార్ట్జ్ యొక్క సన్నని మరియు పొడవైన థ్రెడ్‌పై సస్పెండ్ చేయబడిన పాయింట్ ఛార్జీలతో కూలంబ్ యొక్క ప్రయోగాత్మక పని, విద్యుత్ క్షేత్రాలలో జరుగుతున్న ప్రక్రియల చిత్రాన్ని స్పష్టం చేయడానికి ఉపయోగపడింది.

ఛార్జ్ చేయబడిన బంతిని వారి దగ్గరికి తీసుకువచ్చినప్పుడు, రెండోది వారి స్థానాన్ని ప్రభావితం చేసింది, వారు కొంత మొత్తంలో వైదొలగవలసి వచ్చింది. ఈ విలువ ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన పరికరం యొక్క స్కేల్ డయల్‌లో స్థిరంగా ఉంటుంది.

ఈ విధంగా, విద్యుత్ ఛార్జీల మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క శక్తులు, అని పిలవబడేవి విద్యుత్, కూలంబ్ పరస్పర చర్య… అవి రూపొందించబడిన పరికరాల ప్రాథమిక గణనలను అనుమతించే గణిత సూత్రాల ద్వారా వివరించబడ్డాయి.

అయస్కాంత క్షేత్రాలు

ఇది ఇక్కడ బాగా పనిచేస్తుంది ఆంపియర్ యొక్క చట్టం శక్తి యొక్క అయస్కాంత రేఖల లోపల ఉంచబడిన ప్రస్తుత-వాహక కండక్టర్ యొక్క పరస్పర చర్య ఆధారంగా.

ఎడమ చేతి వేళ్ల అమరికను ఉపయోగించే నియమం ప్రస్తుత-వాహక వైర్పై పనిచేసే శక్తి యొక్క దిశకు వర్తిస్తుంది. నాలుగు వేళ్లు కలిసి కరెంట్ దిశలో ఉంచాలి మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి రేఖలు అరచేతిలోకి ప్రవేశించాలి. అప్పుడు పొడుచుకు వచ్చిన బొటనవేలు కావలసిన శక్తి యొక్క దిశను సూచిస్తుంది.

విమాన గ్రాఫిక్స్

డ్రాయింగ్ యొక్క విమానంలో వాటిని సూచించడానికి ఫోర్స్ లైన్లు ఉపయోగించబడతాయి.

విద్యుత్ క్షేత్రాలు

ఈ పరిస్థితిలో ఒత్తిడి రేఖలను సూచించడానికి, స్థిరమైన ఛార్జీలు ఉన్నప్పుడు సంభావ్య ఫీల్డ్ ఉపయోగించబడుతుంది. శక్తి రేఖ ధనాత్మక చార్జ్ నుండి బయటకు వస్తుంది మరియు ప్రతికూలంగా వెళుతుంది.

ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ మోడలింగ్‌కు ఒక ఉదాహరణ క్వినైన్ స్ఫటికాలను నూనెలో ఉంచడం. గ్రాఫిక్ డిజైనర్ల కంప్యూటర్ ప్రోగ్రామ్‌ల ఉపయోగం మరింత ఆధునిక పద్ధతి.

ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలాల చిత్రాలను రూపొందించడానికి, విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క సంఖ్యా విలువను అంచనా వేయడానికి మరియు వివిధ పరిస్థితులను విశ్లేషించడానికి అవి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తాయి.

అయస్కాంత క్షేత్రాలు

ఎక్కువ డిస్‌ప్లే స్పష్టత కోసం, వారు లూప్‌తో మూసివేసినప్పుడు వోర్టెక్స్ ఫీల్డ్ యొక్క లక్షణమైన పంక్తులను ఉపయోగిస్తారు. ఉక్కు ఫైళ్ళతో పై ఉదాహరణ ఈ దృగ్విషయాన్ని స్పష్టంగా వివరిస్తుంది.

శక్తి లక్షణాలు

వాటిని వెక్టర్ పరిమాణాలుగా వ్యక్తీకరించడం ఆచారం:

• ఒక నిర్దిష్ట చర్య;

• బలవంతపు విలువ సంబంధిత సూత్రం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది.

విద్యుత్ క్షేత్రాలు

యూనిట్ ఛార్జ్ వద్ద విద్యుత్ క్షేత్ర బలం వెక్టర్ త్రిమితీయ చిత్రం రూపంలో సూచించబడుతుంది.

దాని పరిమాణం:

• ఛార్జ్ కేంద్రం నుండి దూరంగా దర్శకత్వం;

• గణన పద్ధతిపై ఆధారపడిన కోణాన్ని కలిగి ఉంటుంది;

• నాన్-కాంటాక్ట్ యాక్షన్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, అంటే, దూరం వద్ద, ఛార్జ్‌కు నటనా శక్తి యొక్క నిష్పత్తిగా.

అయస్కాంత క్షేత్రాలు

కాయిల్‌లో ఉత్పన్నమయ్యే వోల్టేజ్ క్రింది చిత్రంలో ఒక ఉదాహరణగా చూడవచ్చు.

బయట ప్రతి మలుపు నుండి దానిలోని అయస్కాంత రేఖలు ఒకే దిశను కలిగి ఉంటాయి మరియు జోడించబడతాయి. టర్న్-టు-టర్న్ స్పేస్ లోపల, అవి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటాయి. దీని కారణంగా, అంతర్గత క్షేత్రం బలహీనపడింది.

వోల్టేజ్ యొక్క పరిమాణం దీని ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది:

• కాయిల్ గుండా కరెంట్ యొక్క బలం;

• వైండింగ్‌ల సంఖ్య మరియు సాంద్రత, ఇది కాయిల్ యొక్క అక్షసంబంధ పొడవును నిర్ణయిస్తుంది.

అధిక ప్రవాహాలు మాగ్నెటోమోటివ్ శక్తిని పెంచుతాయి. అలాగే, రెండు కాయిల్స్‌లో ఒకే సంఖ్యలో మలుపులు ఉంటాయి కానీ వేర్వేరు వైండింగ్ సాంద్రతలు, ఒకే కరెంట్ ప్రవహించినప్పుడు, మలుపులు దగ్గరగా ఉన్న చోట ఈ శక్తి ఎక్కువగా ఉంటుంది.

అందువలన, విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలు ఖచ్చితమైన వ్యత్యాసాలను కలిగి ఉంటాయి, కానీ అవి ఒక సాధారణ విషయం, విద్యుదయస్కాంతం యొక్క పరస్పర అనుసంధాన భాగాలు.