Fenomenele Electrice și Magnetice

INTRODUCERE

Fenomenele electrice şi magnetice, cunoscute încă din antichitate de pe vremea lui Thales din Milet (sec.VII-VI î.e.n.), şi-au găsit aplicaţii în prezent a căror valoare este incontestabilă.

Lucrarea de faţă, intitulată „Energia câmpului magnetic şi energia câmpului electric. Forţe generalizate” este structurată în şase capitole.

În primele două capitolele sunt prezentate noţiuni generale despre câmpul electrostatic, noţiuni necesare în tratarea capitolului al treilea.

In al treilea capitol „Energia şi forţele câmpului electrostatic” sunt prezentate energia câmpului electrostatic, densitatea de volum a energiei câmpului electric, forţe electrostatice generalizate, forţa şi momentul care acţionează asupra unui dipol, presiunea electrostatică, forţele care se exercită la suprafaţa de separaţie a două medii precum şi aplicaţii ale acestora.

In capitolele patru şi cinci sunt prezentate noţiunile generale ale câmpului magnetic.

In al şaselea capitol „Energia şi forţele câmpului magnetic” sunt prezentate noţiunile de energie a câmpului magnetic, densitate de volum a energiei magnetice, forţe magnetice generalizate precum şi aplicaţii ale acestora.

Lucrarea se încheie cu prezentarea bibliografiei.

CAPITOLUL 1

CÂMPUL ELECTROSTATIC ÎN VID

1.1. Câmpul electromagnetic.

Intensitatea câmpului electric în vid. Sarcina electrică

Câmpul electromagnetic este o formă aparte de existenţă a materiei, caracterizat prin aceea că exercită acţiuni pondero-motoare (forţe şi momente) asupra corpurilor. Ca orice formă de materie câmpul electromagnetic posedă energie.

Fenomenele electrice şi magnetice pot exista atât prin particule elementare (sau corpuri) încărcate cu sarcină electrică (pozitivă sau negativă), şi care sunt repartizate într-un spaţiu foarte restrâns, cât şi prin câmpul lor electromagnetic , care le înconjoară. Domeniul în care nu există substanţă şi deci sarcini electrice, ci numai câmp electromagnetic, îl denumim convenţional vid. Vid în sensul absolut nu poate exista întrucât materia nu este discontinuă. Acolo unde nu există substanţă există câmp (câmp de gravitaţie etc.).

Câmpul electromagnetic are două aspecte particulare: câmpul electric şi câmpul magnetic. Separarea lor are un caracter relativ şi aceasta depinde de sistemul de referinţă. În cazul sarcinilor electrice imobile apare numai câmpul electric. În cazul magneţilor permanenţi imobili, în interiorul lor se poate constata numai prezenţa câmpului magnetic. Această separare relativă a câmpului electric şi magnetic dă posibilitatea studierii lor separate.

Câmpul electric este deci unul din cele două aspecte ale câmpului electromagnetic, care se manifestă prin forţă mecanică ce acţionează asupra unui corp încărcat electric, imobil, introdus în câmp.

Pentru a pune în evidenţă existenţa câmpului electric este necesar în primul rând să existe un corp de probă încărcat cu electricitate, iar în al doilea rând corpul de probă să fie imobil şi cu sarcină invariabilă, pentru că altfel acţionează asupra lui şi câmpul magnetic. Corpul de probă trebuie să aibă o stare de electrizare astfel aleasă încât să nu modifice starea electrică a sistemului explorat; de aceea corpul de probă se încarcă cu o sarcină suficient de mică. Corpul de probă se ia punctual, pentru a permite explorarea unor regiuni din spaţiu oricât de mici.

Obţinerea electrizării, deci încărcarea unui corp cu electricitate se poate face cel mai simplu prin frecare (de exemplu o bară de sticlă se freacă cu mătase) sau prin iradiere cu raze X sau prin ultraviolete, prin deformarea unor cristale, prin încălzire, prin efecte chimice etc.