Magneettikentän tyhjiöön luoma sähkökenttä

Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

Vähän vanha aihe, mutta pani mietityttämään m-pyörän latausjärjestelmään perehtyessäni.

Onko tuollaisesta mitään näyttöä. Johtimeen syntyy sähkövirta sähkömagneettisen induktion ansiosta (esim. varautsen oman ja ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta) ja tyhjiöön syntyy magneettikenttä sähkövirran (varausten liike johtimessa) ansiosta.

Onko sähkömagneettisessa säteilyssä oikeastaan sähkökentän komponenttia vai eteneekö aalto vain magneettisen vuorovaikutuksen / kenttävaihtelun toimesta. Reagointi aneellisessa (varauksellisessa) ympäristössä on tietysti luonteeltaan sitten sähköistä.

Lyhyesti: Vaikuttaako magneetin heiluttelu irtonaiseen varaukseen? (Varaushan ei reagoi magneettikenttään suoraan vaan epäsuorasti oman magneettikenttänsä kautta liikkuessaan ulkoisessa magneettikentässä, jos olen oikein ymmärtänyt).

Kommentit (15)

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005

http://fi.wikipedia.org/wiki/Faradayn_induktiolaki

Faradayn lain mukaan siis muuttuva magneettikenttä indusoi sähkökentän, ja koska Ampére-Maxwellin lain mukaan muuttuva sähkökenttä indusoi magneettikentän, voidaan sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne ymmärtää Maxwellin yhtälöiden pohjalta.



Niin indusoi, ainakin johtimeen tai muuhun aineelliseen ympäristöön, mutta onko sitovasti osoitettu että tuo pätee myös aineettomassa ympäristössä.

Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne voitaneen ymmärtää myös pelkästään magneettikenttien vaihteluun perustuvana ilmiönä - sitä tässä ajan takaa ja samalla epäilen.

Lähetiantenni luo ympärilleen vaihtelevan magneettikentän, jonka lokaali vaihtelu johtanee etenevään aaltoon vaikka sähkökenttää ei missään kohden muodostuisikaan.

derz
Seuraa 
Viestejä2431
Liittynyt11.4.2005

Sähkö- ja magneettikenttiä on vähän vaikea "erottaa" toisistaan, koska ne ovat yhden ja saman vuorovaikutukset eri puolia. Sähkökentän lähteen suhteen liikkuva havaitsija näkee myös magneettikentän, ja toisinpäin. Mielestäni tätä on vähän vaikea kyseenalaistaa, koska lähes kaikki sähkölaitteet 1800-luvulta lähtien ovat soveltaneet tätä mekanismia muodossa tai toisessa.

David
(Varaushan ei reagoi magneettikenttään suoraan vaan epäsuorasti oman magneettikenttänsä kautta liikkuessaan ulkoisessa magneettikentässä, jos olen oikein ymmärtänyt).



Klassisen sähkömagnetismin teorian mukaan varaukset vuorovaikuttavat suoraan sm-kenttien kanssa. Kvanttisähködynamiikassa varaukset vuorovaikuttavat taas sm-kentän kvanttien eli (virtuaali)fotonien kanssa.

David
Sähkömagneettisen säteilyn aaltoluonne voitaneen ymmärtää myös pelkästään magneettikenttien vaihteluun perustuvana ilmiönä - sitä tässä ajan takaa ja samalla epäilen.



Valoaallossa muuttuva sähkökenttä luo muuttuvan megneettikentän, joka puolestaan luo muuttuvan sähkökentän, joka luo muuttuvan magneettikentän... jne. Jos ei tämä selitys miellytä, niin saatpa keksiä koko klassisen sähkömagnetismin uusiksi (jolloin kuset Maxwellin haudalle, sillä hänen teoriansa on koko modernin yhteiskunnan perusta).

∞ = ω^(1/Ω)

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
derz
Valoaallossa muuttuva sähkökenttä luo muuttuvan megneettikentän, joka puolestaan luo muuttuvan sähkökentän, joka luo muuttuvan magneettikentän... jne. Jos ei tämä selitys miellytä, niin saatpa keksiä koko klassisen sähkömagnetismin uusiksi (jolloin kuset Maxwellin haudalle, sillä hänen teoriansa on koko modernin yhteiskunnan perusta).



Sepä tässä alkoikin ikävältä tuntumaan. Toisaalta Maxwellin esityksiä on myöhemmin valettu hieman uuteen uskoon, eli antaa nyt Maxwellin levätä ihan rauhassa vaan.

Asia rupesi vain vaivaamaan, kun en ole sellaisiin sovelluksiin missään yhteydessä törmännyt joissa tuota (varauksetonta) avaruudellista sähkökenttää olisi sellaisenaan sovellettu. Sitä vastoin avaruudellisia magneettikenttiä ja niiden aiheuttamia vuorovaikutuksia hyödynnetään kyllä joka paikassa.

Jätetään hautumaan / lisäselvitysten alle.

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007
David
Varmistin vielä:

Magneettikenttä ei vaikuta sen suhteen levossa olevaan varaukseen.




Eipä niin. Vasta liikkuva varaus luo itselleen magneettikentän, jolloin siihen vaikuttaa ulkoinen magneettikenttä. Magneettikenttää käytetään esim. kuvaputket elektronisäteen poikkeuttamiseen.

Levossa olevaan varaukseen pystyy vaikuttamaan vain sähkökentällä.

Vierailija

Lähetinantenni, esim. dipoli, luo ympärilleen sekä sähkökentän että magneettikentän, mitkä ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan. Niillä on 90 asteen vaihesiirto aivan kuten induktiokelan virralla ja jännitteellä.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
korant
Lähetinantenni, esim. dipoli, luo ympärilleen sekä sähkökentän että magneettikentän, mitkä ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan. Niillä on 90 asteen vaihesiirto aivan kuten induktiokelan virralla ja jännitteellä.

Eikö se antennin johtimen varausten aiheuttama sähkökenttä ole siinä ollut olemassa kuitenkin koko ajan, sen jakauma vain muuttuu varaustiheyden vaihdellessa. Eihän sitä sähkökenttää tässä mielessä luotu, sitä vain muuteltiin, joten tuossa ulkoisessa sähkökentässä tietysti lähtee etenemään muutos valon nopeudella.

Lisäksi syntyy (tai ainakin ilmenee) vaihteleva magneettikenttä. Tältä osin voisi olettaa että magneettikentän sisäiset vuorovaikutukset ajavat kenttämuutosta eteenpäin, siihen ei ehkä tarvita sähköistä komponenttia lainkaan.

Vierailija

Ei virtaa ilman jännitettä kuten ei liikettä ilman voimaa. Kun antenniin kytketään lähettimen teho, samalla myös syötetään antenniin vaihtojännite mikä synnyttää antenniin virran antennin kapasitanssin kautta. Antennin virta synnyttää magneettikentän ja jännite sähkökentän.

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007

Sähkömagneettisen värähtelyn luonnetta on helpompi mieltää kelan ja kondensaattorin muodostamalla suljetulla värähtelypiirillä. Siinähän vuoroin kelan magneettikentän energia purkautuu kondensaattoriin luoden sähkökentän levyjen väliin ja vastaavasti sähkökentän varaukset purkautuvat kelaan luoden magneettikentän.

Esim. puoliaaltodipolin keskialue edustaa induktanssia ja dipolin päät kapasitanssia.
Virran vaihtelu on suurimmillaan dipolin keskikohdassa ja jännitteen vaihtelu kasvaa dipolin päitä kohti.

Tuossa on virran ja jännitteen jakautuminen dipolissa:

Tässä taas magneetti- ja sähkökenttä dipolin ympärillä:

Electric fields (blue) and magnetic fields (red) radiated by a dipole antenna

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
korant
Antennin virta synnyttää magneettikentän ja jännite sähkökentän.

Toki, mutta se varausjakauma antennissa muuttuu (virran seurauksena) sen jännitteen vaihtelun mukaan. Varaukset pyrkivät välillä konkan pinnalle ja välillä antennin päähän. Eivät kylläkään ehdi sinne asti, kun vaihe muuttuu vikkelään.

Tuon vaihtelun täytyy näkyä havaittuna varausjakauman muutoksina ulkoisessa sähkökentässä, eli sähkökentän paikallisen voimakkuuden vaihteluna (ajallinen muutos).

Suuntaansa vaihteleva elektronivirta johtimessa / antennissa, toki sitten luo vastaavan magneettisen muutoksen ympäristöön.

Vierailija

Dipoliantennin kapasitanssi on jakautuneena pitkin dipolia aina sinne dipolin päihin asti. Siis kun varaukset etenevät kohti dipolin päätä ne etenevät samalla dipolin kapasitanssiin.

jeremia2
Seuraa 
Viestejä1068
Liittynyt2.3.2009

Asiaa sivuten. Syntyykö elektroniputkessa elektronien virratessa tyhjiössä katodilta anodille magneettikenttä (siis vain sillä osuudella missä elektronit kulkevat tyhjiön yli) ja jos syntyy vaikuttaako putken liikuttaminen samanaikaisesti virran kulkusuunnassa magneettikenttää lisäten / vähentäen ja muuttuuko elektronien nopeus suhteessa e.putkeen?

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
jeremia2
Asiaa sivuten. Syntyykö elektroniputkessa elektronien virratessa tyhjiössä katodilta anodille magneettikenttä (siis vain sillä osuudella missä elektronit kulkevat tyhjiön yli) ja jos syntyy vaikuttaako putken liikuttaminen samanaikaisesti virran kulkusuunnassa magneettikenttää lisäten / vähentäen ja muuttuuko elektronien nopeus suhteessa e.putkeen?

Elektronien ollessa massallisisa otuksia täytynee varauksen nopeuden muuttuessa (suhteessa kuvaputkeen) ainakin sen aiheuttaman kentän voimakkuus muuttua vastaavasti. Johdinvirta kulkee johtimen suhteen ja sen aiheutta magneettikenttä ei pitäisi siis kuvaputken suhteen mihinkään muuttua. Näin tämä pitäisi mennä loogisesti, mutta suhteellisuusteoria saattaa esittää jotain muuta,

Vierailija

Riippuu elektroniputkesta mutta jos tarkoitetaan tavallista audiovahvistinta niin jännitteet ovat korkeintaan jokunen sata volttia jolloin suhtiksesta ei tarvitse välittää. Putken virta kiertää jonkin silmukan jonka läpi syntyvä magneettivuo kulkee. Putken liikuttelulla ei ole juurikaan vaikutusta koska käytännössä sitä ei voi liikutella likikään elektronien nopeudella. Teoriassa tietenkin vaikutusta on.

Uusimmat

Suosituimmat