Концепція електричного поля

Уявіть реальне поле площею, наприклад, в один гектар. Нехай це буде засіяно пшеницею. Припустимо, ви захотіли досліджувати в якому місці простору цього поля знаходиться кожне зернятко пшениці і яку воно має масу. Для цього вам треба буде взяти аркуш паперу і в масштабі зобразити площа цього поля, попередньо нанести координатні осі X і Y. Таким чином у вас вийде координатна сітка на зразок таблиці, де кожна клітинка має свою адресу у вигляді значення X і Y. Припустимо, що вам вдалося відшукати кожне зернятко в цьому полі і зважити його, а результат записати у відповідну цього місця осередок. В результаті повного дослідження реального пшеничного поля ви отримаєте на аркуші паперу його абстрактне математичне представлення у вигляді значень маси кожного зернятка. Точно також ви можете в кожному місці реального поля досліджувати температуру, вологість і інші фізичні параметри, а результати також внести в лист-таблицю. Це і є математичне абстрактне уявлення поля.

Існують різні фізичні величини і характеристики, які можна розділити на два типи. Це скалярні, тобто не мають напрямки величини, такі як температура, вологість, маса, щільність і т.п., і векторні фізичні величини, які на відміну від скалярних характеризуються не тільки розміром (кількістю), але і напрямком. Така фізична величина як – сила, є векторною величиною, тобто вона має не тільки розмір (так само як і скалярні), але і напрямок. Як же враховувати напрямок? У чому його вимірювати? Температура, вологість і тиск мають шкалу у вигляді лінії (одна координатна вісь). Це спосіб вимірювання скалярних величин. Для векторних величин на площині необхідно дві координатні осі, а в просторі потрібно три координатні осі. Для визначення і вимірювання напрямку векторних величин використовують значення кута повороту вектора щодо початку координат. Для запису вектора найзручніше використовувати полярні координати, але цілком можна обійтися і звичними декартовими координатами.

У наведеному вище прикладі з пшеничним полем, коли проводилося вимірювання маси зерняток була створена математична запис скалярної величини – маси. Такий запис можна назвати скалярним математичним полем. Для того, щоб описати так само електричні сили, що діють в просторі на далекій відстані, тобто безконтактно, потрібно використовувати векторну математичну запис. Ця векторна запис якраз і буде представляти собою те, що називається електричним полем. Векторне поля відрізняється від скалярного більшою складністю і більш глибоким розумінням, так як необхідно враховувати напрямки дії фізичних сил на додаток до їх величиною (скаляр).

Важливо пам’ятати, що запис на листку паперу, уявлення поля у вигляді силових ліній є всього лише запис, і в реальності ніяких таких силових ліній в просторі не існує. За кожним записом, зображенням поля, знаходиться оригінал, тобто реальна дія сил в просторі, або в потенціалі, або у фактичному дії. Можна сказати, що запис електричного поля у вигляді чисел і ліній, квітів і т.п. – це всього лише фотографія досліджуваного простору, де джерелами діючих сил є електричні заряди. Таку «фотографію» ніяк не можна назвати особливим видом матерії, але можна стверджувати, що все простір наповнений полями джерелами яких є дальнодействующіх сили. Джерело сили первинний, а математична запис векторного або скалярного поля вторинна. Джерело сили реальний, а запис всього лише «фотографія», зображення оригіналу.

...
ПОДІЛИТИСЯ: