ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના નિયમો સામાન્ય સ્વરૂપમાં વિકસાવવામાં આવ્યા છે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના નિયમો - સામાન્ય વસ્તુઓના ચમત્કારો

પ્રસારણ

બદલાતા પ્રવાહ દ્વારા ઉત્તેજિત વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર આસપાસની જગ્યામાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે બદલામાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર વગેરેને ઉત્તેજિત કરે છે. પરસ્પર એકબીજાને ઉત્પન્ન કરીને, આ ક્ષેત્રો એક જ વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર બનાવે છે - ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ. જ્યાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહન કરતો વાયર છે તે જગ્યાએ ઉદ્ભવ્યા પછી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર પ્રકાશ -300,000 કિમી/સેકન્ડની ઝડપે અવકાશમાં ફેલાય છે.

મેગ્નેટોથેરાપી

ફ્રીક્વન્સી સ્પેક્ટ્રમમાં, વિવિધ સ્થળો રેડિયો તરંગો, પ્રકાશ દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે. એક્સ-રે રેડિયેશનઅને અન્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન. તેઓ સામાન્ય રીતે સતત જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

સિંક્રોફાસોટ્રોન

હાલમાં, ચુંબકીય ક્ષેત્ર તરીકે સમજવામાં આવે છે વિશેષ સ્વરૂપચાર્જ થયેલ કણોનો બનેલો પદાર્થ. IN આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રચાર્જ થયેલા કણોના બીમનો ઉપયોગ અણુઓમાં ઊંડે સુધી પ્રવેશવા માટે કરવામાં આવે છે જેથી તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવે. ચુંબકીય ક્ષેત્ર જે બળ સાથે ગતિશીલ ચાર્જ કણ પર કાર્ય કરે છે તેને લોરેન્ટ્ઝ બળ કહેવામાં આવે છે.

ફ્લો મીટર - કાઉન્ટર્સ

આ પદ્ધતિ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વાહક માટે ફેરાડેના કાયદાના ઉપયોગ પર આધારિત છે: એક ઇએમએફ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફરતા વિદ્યુત વાહક પ્રવાહીના પ્રવાહમાં પ્રેરિત થાય છે, ઝડપ માટે પ્રમાણસરપ્રવાહ, ઇલેક્ટ્રોનિક ભાગ દ્વારા ઇલેક્ટ્રિકલ એનાલોગ/ડિજિટલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત.

ડીસી જનરેટર

જનરેટર મોડમાં, મશીનનું આર્મેચર બાહ્ય ટોર્કના પ્રભાવ હેઠળ ફરે છે. સ્ટેટર ધ્રુવો વચ્ચે એક સ્થિર છે ચુંબકીય પ્રવાહવેધન એન્કર. આર્મેચર વિન્ડિંગના વાહક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં આગળ વધે છે અને તેથી, એક EMF તેમનામાં પ્રેરિત થાય છે, જેની દિશા નિયમ દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે " જમણો હાથ". આ કિસ્સામાં, એક બ્રશ પર એ હકારાત્મક સંભાવનાબીજા વિશે. જો તમે જનરેટર ટર્મિનલ્સ સાથે લોડને કનેક્ટ કરો છો, તો તેમાંથી પ્રવાહ વહેશે.

ટ્રાન્સફોર્મર્સ

વિદ્યુત ઉર્જાનું પ્રસારણ કરવા માટે ટ્રાન્સફોર્મર્સનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે લાંબા અંતર, રીસીવરો વચ્ચે તેમજ વિવિધ સુધારણા, એમ્પ્લીફાઈંગ, સિગ્નલિંગ અને અન્ય ઉપકરણોમાં તેનું વિતરણ.

ટ્રાન્સફોર્મરમાં ઉર્જાનું રૂપાંતરણ વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા કરવામાં આવે છે. ટ્રાન્સફોર્મર એ એક બીજાથી ઇન્સ્યુલેટેડ પાતળી સ્ટીલ પ્લેટોમાંથી બનેલો કોર છે, જેના પર ઇન્સ્યુલેટેડ વાયરની બે અને ક્યારેક વધુ વિન્ડિંગ્સ (કોઇલ) મૂકવામાં આવે છે. વિન્ડિંગ જેની સાથે વિદ્યુત ઉર્જાનો સ્ત્રોત જોડાયેલ છે એસી, પ્રાથમિક વિન્ડિંગ કહેવાય છે, બાકીના વિન્ડિંગ્સને ગૌણ કહેવામાં આવે છે.

જો ટ્રાન્સફોર્મરના સેકન્ડરી વિન્ડિંગમાં પ્રાથમિક વિન્ડિંગ કરતાં ત્રણ ગણા વધુ વળાંકવાળા ઘા હોય, તો ગૌણ વિન્ડિંગના વળાંકને ઓળંગીને પ્રાથમિક વિન્ડિંગ દ્વારા કોરમાં બનાવેલું ચુંબકીય ક્ષેત્ર તેમાં ત્રણ ગણું વોલ્ટેજ બનાવશે.

રિવર્સ ટર્ન રેશિયો સાથે ટ્રાન્સફોર્મરનો ઉપયોગ કરીને, તમે ઘટાડો વોલ્ટેજ સરળતાથી મેળવી શકો છો.

પ્રકરણ 1

ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ

§1

§2. ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો

§3. વેક્ટર ક્ષેત્રોની લાક્ષણિકતાઓ

§4. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના નિયમો

§5 આ "ક્ષેત્રો" શું છે?

§6. વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ

પુનરાવર્તન કરો:ચિ. 12 (અંક 1) "શક્તિની લાક્ષણિકતાઓ"

§ 1. ઇલેક્ટ્રિક દળો

એવા બળને ધ્યાનમાં લો કે જે ગુરુત્વાકર્ષણની જેમ, અંતરના વર્ગમાં વિપરીત રીતે બદલાય છે, પરંતુ માત્ર મિલિયન અબજ અબજ અબજગણો મજબૂત. અને જે એક વધુ રીતે અલગ પડે છે. ત્યાં બે પ્રકારના "પદાર્થ" હોવા દો, જેને હકારાત્મક અને નકારાત્મક કહી શકાય. સમાન જાતોને ભગાડવા દો, અને વિવિધ જાતોને આકર્ષવા દો, ગુરુત્વાકર્ષણથી વિપરીત, જેમાં માત્ર આકર્ષણ થાય છે. પછી શું થશે?

સકારાત્મક દરેક વસ્તુને ભયંકર બળથી ભગાડવામાં આવશે અને તેમાં વેરવિખેર થઈ જશે વિવિધ બાજુઓ. બધું નકારાત્મક પણ. પરંતુ જો હકારાત્મક અને નકારાત્મક સમાન રીતે મિશ્રિત કરવામાં આવે તો કંઈક સંપૂર્ણપણે અલગ થશે. પછી તેઓ મહાન બળ સાથે એકબીજા તરફ આકર્ષિત થશે, અને પરિણામે આ અકલ્પનીય શક્તિઓલગભગ સંપૂર્ણપણે સંતુલિત, સકારાત્મક અને નકારાત્મકના ગાઢ "ફાઇન-ગ્રેઇન્ડ" મિશ્રણ બનાવે છે; આવા મિશ્રણના બે થાંભલાઓ વચ્ચે વ્યવહારીક રીતે કોઈ આકર્ષણ અથવા પ્રતિકૂળતા અનુભવાશે નહીં.

આવા બળ અસ્તિત્વમાં છે: તે વિદ્યુત બળ છે. અને તમામ દ્રવ્ય એ હકારાત્મક પ્રોટોન અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોનનું મિશ્રણ છે, જે અકલ્પનીય બળથી આકર્ષે છે અને ભગાડે છે. જો કે, તેમની વચ્ચેનું સંતુલન એટલું સંપૂર્ણ છે કે જ્યારે તમે કોઈની નજીક ઊભા રહો છો, ત્યારે તમને આ બળનો કોઈ પ્રભાવ નથી લાગતો. અને જો સંતુલન થોડું પણ અસ્વસ્થ થાય, તો તમે તરત જ અનુભવશો. જો તમારા શરીરમાં અથવા તમારા પાડોશીના શરીરમાં (તમારા હાથની લંબાઈ પર ઊભા હોય) પ્રોટોન કરતાં માત્ર 1% વધુ ઈલેક્ટ્રોન હોય, તો તમારા પ્રતિક્રમણનું બળ અકલ્પનીય રીતે મહાન હશે. કેટલું મોટું? ગગનચુંબી ઈમારત ઉપાડવા માટે પૂરતું છે? વધુ! માઉન્ટ એવરેસ્ટ ઉપાડવા માટે પૂરતું છે? વધુ! પ્રતિકૂળ બળ "વજન" ઉપાડવા માટે પૂરતું હશે, વજન જેટલુંઆપણી પૃથ્વી!

આ સૂક્ષ્મ મિશ્રણોમાં આવા પ્રચંડ બળો સંપૂર્ણ રીતે સંતુલિત હોવાથી, તે સમજવું મુશ્કેલ નથી કે પદાર્થ, તેના સકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જને સૂક્ષ્મ સંતુલનમાં જાળવવાનો પ્રયત્ન કરે છે, તેની પાસે ખૂબ જ કઠોરતા અને શક્તિ હોવી જોઈએ. ગગનચુંબી ઈમારતની ટોચ, કહે છે કે, પવનના ઝાપટામાં માત્ર બે મીટર જ વળે છે કારણ કે વિદ્યુત દળો દરેક ઈલેક્ટ્રોન અને દરેક પ્રોટોનને વધુ કે ઓછા સ્થાને રાખે છે. બીજી બાજુ, જો આપણે પર્યાપ્ત પ્રમાણમાં ઓછી માત્રામાં દ્રવ્યને ધ્યાનમાં લઈએ જેથી તેમાં માત્ર થોડા જ અણુઓ હોય, તો તે જરૂરી નથી. સમાન સંખ્યાહકારાત્મક અને નકારાત્મક શુલ્ક અને મોટા શેષ વિદ્યુત દળો. જો બંને ચાર્જની સંખ્યા સમાન હોય, તો પણ નજીકના વિસ્તારો વચ્ચે નોંધપાત્ર વિદ્યુત બળ કાર્ય કરી શકે છે. કારણ કે વ્યક્તિગત શુલ્ક વચ્ચે કાર્ય કરતી દળો તેમની વચ્ચેના અંતરના વર્ગ સાથે વિપરીત રીતે બદલાય છે અને તે બહાર આવી શકે છે કે નકારાત્મક શુલ્કપદાર્થનો એક ભાગ નકારાત્મક કરતાં હકારાત્મક ચાર્જ (બીજો ભાગ) ની નજીક છે. આકર્ષક દળો પછી પ્રતિકૂળ દળોને વટાવી જશે, અને પરિણામે, પદાર્થના બે ભાગો વચ્ચે આકર્ષણ ઊભું થશે કે જેમાં વધારે ચાર્જ નથી. બળ કે જે અણુઓને એકસાથે રાખે છે અને રાસાયણિક દળો કે જે પરમાણુઓને એકસાથે રાખે છે તે તમામ વિદ્યુત દળો છે જે કાર્ય કરે છે જ્યાં ચાર્જની સંખ્યા અસમાન હોય અથવા જ્યાં તેમની વચ્ચેનું અંતર ઓછું હોય.

તમે જાણો છો, અલબત્ત, અણુમાં ન્યુક્લિયસમાં હકારાત્મક પ્રોટોન અને ન્યુક્લિયસની બહાર ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તમે પૂછી શકો છો: "જો આ વિદ્યુત બળો એટલા મજબૂત છે, તો પછી શા માટે પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન એકબીજાની ટોચ પર ફિટ થતા નથી? જો તેઓ નજીકની કંપની બનાવવા માંગતા હોય, તો શા માટે તે વધુ નજીક ન બનવું જોઈએ? જવાબ સંબંધિત છે ક્વોન્ટમ અસરો. જો આપણે પ્રોટોનની આસપાસના નાના જથ્થામાં આપણા ઇલેક્ટ્રોનને બંધ કરવાનો પ્રયાસ કરીએ, તો અનિશ્ચિતતાના સિદ્ધાંત મુજબ, તેમની પાસે સરેરાશ ચોરસ વેગ હોવો જોઈએ, આપણે તેમને જેટલું વધારે મર્યાદિત કરીશું. તે આ ચળવળ છે (ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના કાયદા દ્વારા જરૂરી) જે વિદ્યુત આકર્ષણને ચાર્જને એકબીજાની નજીક લાવવાથી અટકાવે છે.

અહીં બીજો પ્રશ્ન ઊભો થાય છે: "કોર એક સાથે શું ધરાવે છે?" ન્યુક્લિયસમાં ઘણા પ્રોટોન છે, જે તમામ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે. તેઓ કેમ ઉડી જતા નથી? તે તારણ આપે છે કે ન્યુક્લિયસમાં, વિદ્યુત દળો ઉપરાંત, બિન-વિદ્યુત દળો પણ છે, જેને કહેવાય છે. પરમાણુઆ દળો વિદ્યુત કરતાં વધુ શક્તિશાળી છે, અને તે વિદ્યુત પ્રતિકૂળ હોવા છતાં સક્ષમ છે,

પ્રોટોનને એકસાથે રાખો. ક્રિયા પરમાણુ દળો, જોકે, દૂર સુધી વિસ્તરતું નથી; તે 1/r 2 કરતા વધુ ઝડપથી પડે છે. અને આ તરફ દોરી જાય છે મહત્વપૂર્ણ પરિણામ. જો ન્યુક્લિયસમાં ઘણા બધા પ્રોટોન હોય, તો ન્યુક્લિયસ ખૂબ મોટું થઈ જાય છે અને તે લાંબા સમય સુધી એકસાથે પકડી શકતું નથી. એક ઉદાહરણ તેના 92 પ્રોટોન સાથે યુરેનિયમ છે. ન્યુક્લિયર ફોર્સ મુખ્યત્વે પ્રોટોન (અથવા ન્યુટ્રોન) અને તેની વચ્ચે કાર્ય કરે છે બાજુમાં પડોશી, અને વિદ્યુત દળો લાંબા અંતર પર કાર્ય કરે છે અને ન્યુક્લિયસમાંના દરેક પ્રોટોનને બીજા બધાથી ભગાડવાનું કારણ બને છે. ન્યુક્લિયસમાં જેટલા વધુ પ્રોટોન હોય છે, વિદ્યુત પ્રતિક્રમણ જેટલું મજબૂત હોય છે, ત્યાં સુધી (યુરેનિયમની જેમ) સંતુલન એટલું અચોક્કસ બની જાય છે કે વિદ્યુત પ્રતિકૂષણની ક્રિયા સિવાય ન્યુક્લિયસને ઉડવા માટે લગભગ કોઈ ખર્ચ થતો નથી. તેને થોડું "દબાવું" યોગ્ય છે (ઉદાહરણ તરીકે, તેને અંદર મોકલીને ધીમું ન્યુટ્રોન) - અને તે બે સકારાત્મક ચાર્જવાળા ભાગોમાં અલગ પડે છે, વિદ્યુત પ્રતિકૂળતાના પરિણામે અલગ થઈ જાય છે. જે ઉર્જા છૂટે છે તે ઉર્જા છે અણુ બોમ્બ. તેને સામાન્ય રીતે "પરમાણુ" ઉર્જા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જો કે તે વાસ્તવમાં "વિદ્યુત" ઉર્જા છે, જ્યારે વિદ્યુત દળો પરમાણુ ગુરુત્વાકર્ષણીય દળો પર કાબુ મેળવે તે પછી બહાર પાડવામાં આવે છે.

છેલ્લે, કોઈ પૂછી શકે છે કે, નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઈલેક્ટ્રોનને એકસાથે શું રાખે છે (છેવટે, તેમાં કોઈ પરમાણુ દળો નથી)? જો ઈલેક્ટ્રોન સંપૂર્ણપણે એક પ્રકારનો પદાર્થ ધરાવે છે, તો તેનો દરેક ભાગ બાકીનાને ભગાડવો જોઈએ. તો પછી તેઓ જુદી જુદી દિશામાં કેમ ઉડી જતા નથી? શું ઇલેક્ટ્રોન પાસે ખરેખર "ભાગો" છે? કદાચ આપણે ઇલેક્ટ્રોનને માત્ર એક બિંદુ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ અને કહેવું જોઈએ કે વિદ્યુત દળો ફક્ત વચ્ચે જ કાર્ય કરે છે અલગપોઈન્ટ ચાર્જ, જેથી ઈલેક્ટ્રોન પોતાના પર કાર્ય ન કરે? કદાચ. હવે માત્ર એટલું જ કહી શકાય કે ઈલેક્ટ્રોનને એકસાથે શું રાખે છે તે પ્રશ્નને બનાવવાના પ્રયાસમાં ઘણી મુશ્કેલીઓ ઊભી થઈ છે. સંપૂર્ણ સિદ્ધાંતઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ અને અમને ક્યારેય આ પ્રશ્નનો જવાબ મળ્યો નથી. થોડી વાર પછી ચર્ચા કરીશું.

જેમ આપણે જોયું તેમ, આપણે આશા રાખી શકીએ છીએ કે વિદ્યુત દળો અને ક્વોન્ટમ યાંત્રિક અસરોનું સંયોજન માળખું નક્કી કરશે. મોટી માત્રામાંપદાર્થો અને, પરિણામે, તેમના ગુણધર્મો. કેટલીક સામગ્રી સખત હોય છે, અન્ય નરમ હોય છે. કેટલાક વિદ્યુત "વાહક" ​​છે કારણ કે તેમના ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત અને ખસેડવા માટે મુક્ત છે; અન્ય "ઇન્સ્યુલેટર" છે, તેમના ઇલેક્ટ્રોન દરેક તેમના પોતાના અણુ સાથે જોડાયેલા છે. પાછળથી આપણે શોધીશું કે આવા ગુણધર્મો ક્યાંથી આવે છે, પરંતુ આ પ્રશ્ન ખૂબ જટિલ છે, તેથી આપણે સૌ પ્રથમ સરળ પરિસ્થિતિઓમાં ઇલેક્ટ્રિક દળોને ધ્યાનમાં લઈશું. ચાલો અહીં ચુંબકત્વ સહિત એકલા વીજળીના નિયમોનો અભ્યાસ કરીને શરૂઆત કરીએ, કારણ કે બંને વાસ્તવમાં એક જ પ્રકૃતિની ઘટના છે.

અમે કહ્યું કે ગુરુત્વાકર્ષણ દળોની જેમ ઇલેક્ટ્રિક ફોર્સ, ચાર્જ વચ્ચેના અંતરના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં ઘટે છે. આ સંબંધને કુલોમ્બનો કાયદો કહેવામાં આવે છે. જો કે, જો શુલ્ક ખસેડવામાં આવે તો આ કાયદો બરાબર પરિપૂર્ણ થવાનું બંધ કરે છે. વિદ્યુત દળો પણ ચાર્જની હિલચાલ પર જટિલ રીતે આધાર રાખે છે. મૂવિંગ ચાર્જીસ વચ્ચે કામ કરતા બળના એક ભાગને અમે કહીએ છીએ ચુંબકીયબળ દ્વારા. હકીકતમાં, આ માત્ર એક અભિવ્યક્તિ છે વિદ્યુત ક્રિયા. તેથી જ આપણે "ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ" વિશે વાત કરીએ છીએ.

એક મહત્વપૂર્ણ છે સામાન્ય સિદ્ધાંત, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દળોનો અભ્યાસ કરવાનું પ્રમાણમાં સરળ બનાવે છે. અમે પ્રાયોગિક ધોરણે શોધીએ છીએ કે વ્યક્તિગત ચાર્જ પર કાર્ય કરતું બળ (અન્ય કેટલા ચાર્જ છે અથવા તેઓ કેવી રીતે આગળ વધે છે તે ધ્યાનમાં લીધા વિના) ફક્ત આ વ્યક્તિગત ચાર્જની સ્થિતિ, તેની ગતિ અને તીવ્રતા પર આધારિત છે. ફોર્સ F ચાર્જ પર કામ કરે છે q ,

ઝડપ v સાથે આગળ વધીને, આપણે તેને ફોર્મમાં લખી શકીએ છીએ:

અહીં ઇ - ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રતે બિંદુ પર જ્યાં ચાર્જ સ્થિત છે, અને B - ચુંબકીય ક્ષેત્ર.તે મહત્વનું છે કે બ્રહ્માંડમાં અન્ય તમામ ચાર્જથી કામ કરતા વિદ્યુત દળો ઉમેરે છે અને માત્ર આ બે વેક્ટર આપે છે. તેમના અર્થો પર આધાર રાખે છે જ્યાંત્યાં એક ચાર્જ છે, અને તેની સાથે બદલાઈ શકે છે સમયજો આપણે આ ચાર્જને બીજા સાથે બદલીએ, તો નવા ચાર્જ પર કામ કરતું બળ ચાર્જની તીવ્રતાના પ્રમાણમાં બરાબર બદલાય છે, સિવાય કે વિશ્વના અન્ય તમામ ચાર્જ તેમની ગતિ અથવા સ્થિતિને બદલે. (IN વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓ, અલબત્ત, દરેક ચાર્જ અન્ય તમામ નજીકના શુલ્ક પર કાર્ય કરે છે અને તેને ખસેડવા માટેનું કારણ બની શકે છે, તેથી કેટલીકવાર જ્યારે એક આપેલ ચાર્જ બીજા દ્વારા બદલવામાં આવે છે, કરી શકો છોફેરફાર.)

પ્રથમ વોલ્યુમમાં પ્રસ્તુત સામગ્રીમાંથી, આપણે જાણીએ છીએ કે કણની ગતિ કેવી રીતે નક્કી કરવી જો તેના પર કાર્ય કરતું બળ જાણીતું હોય. સમીકરણ (1.1) ગતિના સમીકરણ સાથે જોડાય છે

આનો અર્થ એ છે કે જો E અને B ઓળખાય છે, તો પછી શુલ્કની ગતિ નક્કી કરી શકાય છે. E અને B કેવી રીતે મેળવવામાં આવે છે તે શોધવાનું બાકી છે.

સૌથી મહત્વપૂર્ણ સિદ્ધાંતોમાંથી એક જે ફીલ્ડ મૂલ્યો મેળવવાનું સરળ બનાવે છે તે નીચે મુજબ છે. અમુક ચોક્કસ સંખ્યામાં ચાર્જીસને અમુક રીતે ખસેડવા દો ક્ષેત્ર E 1 બનાવે છે, અને ચાર્જનો બીજો સમૂહ ક્ષેત્ર E 2 બનાવે છે. જો ચાર્જના બંને સેટ એકસાથે કાર્ય કરે છે (જ્યારે અલગથી વિચારવામાં આવે ત્યારે તેમની સમાન સ્થિતિ અને ગતિ જાળવી રાખવી), તો પરિણામી ક્ષેત્ર બરાબર સરવાળો સમાન છે

E = E 1 + E 2. (1.3)

આ હકીકત કહેવાય છે સુપરપોઝિશનનો સિદ્ધાંતક્ષેત્રો (અથવા સુપરપોઝિશનનો સિદ્ધાંત).તે ચુંબકીય ક્ષેત્રો માટે પણ ધરાવે છે.

આ સિદ્ધાંતનો અર્થ એ છે કે જો આપણે જનરેટ થયેલા ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો માટેનો કાયદો જાણીએ એકલચાર્જ મનસ્વી રીતે ફરે છે, તો પછી આપણે ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના તમામ નિયમો જાણીએ છીએ. જો આપણે જાણવું હોય કે ચાર્જ પર કામ કરે છે એ,આપણે ફક્ત દરેક ચાર્જ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ ક્ષેત્ર E અને Bની તીવ્રતાની ગણતરી કરવાની જરૂર છે બી, સી, ડીવગેરે, અને આ બધા E અને B ઉમેરો; ત્યાં આપણે ક્ષેત્રો શોધીશું, અને તેમાંથી - તેના પર કામ કરતા દળો એ.જો તે બહાર આવ્યું કે એક ચાર્જ દ્વારા બનાવેલ ક્ષેત્ર સરળ છે, તો પછી ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમોનું વર્ણન કરવાની આ સૌથી ભવ્ય રીત હશે. પરંતુ અમે પહેલાથી જ આ કાયદાનું વર્ણન કર્યું છે (જુઓ અંક 3, પ્રકરણ 28), અને કમનસીબે, તે એકદમ જટિલ છે.

તે તારણ આપે છે કે જે સ્વરૂપમાં ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમો સરળ બને છે તે બિલકુલ અપેક્ષા રાખતું નથી. તેણીએ નથીજો આપણે એક ચાર્જ બીજા પર કાર્ય કરે છે તે બળ માટે એક સૂત્ર મેળવવા માંગતા હોય તો તે સરળ છે. સાચું છે, જ્યારે ચાર્જ આરામ પર હોય છે, ત્યારે બળનો નિયમ - કુલોમ્બનો કાયદો - સરળ છે, પરંતુ જ્યારે ચાર્જ ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે સમય વિલંબ, પ્રવેગકનો પ્રભાવ વગેરેને કારણે સંબંધો વધુ જટિલ બને છે. પરિણામે, તે છે. શુલ્ક વચ્ચે કામ કરતા દળોના કાયદાનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ બનાવવાનો પ્રયાસ ન કરવો તે વધુ સારું છે; અન્ય દૃષ્ટિકોણ વધુ સ્વીકાર્ય છે, જેમાં ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમોનું સંચાલન કરવું સરળ છે.

§ 2. ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો

સૌ પ્રથમ, આપણે ઇલેક્ટ્રિકલ અને વિશેના આપણા વિચારોને કંઈક અંશે વિસ્તૃત કરવાની જરૂર છે ચુંબકીય વેક્ટર E અને B. અમે તેમને ચાર્જ પર કામ કરતા દળોના સંદર્ભમાં વ્યાખ્યાયિત કર્યા છે. હવે અમે ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો વિશે વાત કરવાનો ઇરાદો ધરાવીએ છીએ બિંદુભલે ત્યાં કોઈ ચાર્જ ન હોય.

ફિગ. 1.1. સંખ્યાબંધ તીરો દ્વારા રજૂ કરાયેલ વેક્ટર ક્ષેત્ર જેની લંબાઈ અને દિશા પ્રમાણ સૂચવે છે વેક્ટર ક્ષેત્રબિંદુઓ પર જ્યાં તીર બહાર આવે છે.

પરિણામે, અમે ભારપૂર્વક કહીએ છીએ કે દળો ચાર્જ પર "કાર્ય" કરે છે, તો પછી "કંઈક" તે જગ્યાએ રહે છે જ્યાંથી ચાર્જ દૂર કરવામાં આવે ત્યારે પણ તે ઊભું હતું. જો ચાર્જ એક બિંદુ પર સ્થિત છે (x, y, z), આ ક્ષણે tસમીકરણ (1.1) અનુસાર, બળ F ની ક્રિયા અનુભવે છે, પછી આપણે વેક્ટર E અને B ને જોડીએ છીએ બિંદુ સાથે (x, y, z)અવકાશમાં આપણે ધારી શકીએ કે E(x, y, z, t)અને બી (x, y, z, t)દળો આપો, જેની અસર આ ક્ષણે અનુભવાશે tમાં સ્થિત ચાર્જ (x, y, z), પ્રદાન કરેલ છેકે આ બિંદુએ ચાર્જ મૂકે છે ખલેલ પહોંચાડશે નહીંક્ષેત્રો માટે જવાબદાર ન તો સ્થાન કે અન્ય તમામ શુલ્કની હિલચાલ.

આ વિચારને અનુસરીને, અમે સાથે સાંકળીએ છીએ દરેકબિંદુ (x, y, z)અવકાશમાં બે વેક્ટર E અને B છે, જે સમયાંતરે બદલવામાં સક્ષમ છે. ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો પછી ગણવામાં આવે છે વેક્ટર કાર્યોથી x, y, zઅને t.કારણ કે વેક્ટર તેના ઘટકો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, પછી દરેક ક્ષેત્રો E (x, y, 2, t)અને બી (x, y, z, t)ના ત્રણ ગાણિતિક કાર્યો રજૂ કરે છે x, y, zઅને t.

તે ચોક્કસપણે એટલા માટે છે કારણ કે E (અથવા B) અવકાશના દરેક બિંદુ માટે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે કે તેને "ક્ષેત્ર" કહેવામાં આવે છે. ક્ષેત્ર એ કોઈપણ ભૌતિક જથ્થો છે જે છે વિવિધ બિંદુઓજગ્યા લે છે વિવિધ અર્થો. ચાલો કહીએ કે તાપમાન એક ક્ષેત્ર છે (આ કિસ્સામાં સ્કેલર), જે તરીકે લખી શકાય છે T(x, y, z). વધુમાં, તાપમાન પણ સમય સાથે બદલાઈ શકે છે, પછી આપણે કહીશું કે તાપમાન ક્ષેત્ર સમય અને લખવા પર આધારિત છે ટી (x, y, z, t).ક્ષેત્રનું બીજું ઉદાહરણ વહેતા પ્રવાહીનું "વેગ ક્ષેત્ર" છે. અમે આ ક્ષણે અવકાશમાં કોઈપણ બિંદુએ પ્રવાહીની ગતિ રેકોર્ડ કરીએ છીએ tતરીકે વી (x, y, z, t).ક્ષેત્ર વેક્ટર છે.

ચાલો ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો પર પાછા આવીએ. જો કે સૂત્રો કે જેના દ્વારા તેઓ શુલ્ક દ્વારા બનાવવામાં આવે છે તે જટિલ છે, તેમની પાસે નીચેની મહત્વપૂર્ણ મિલકત છે: ફીલ્ડ મૂલ્યો વચ્ચેનું જોડાણ અમુક બિંદુઅને તેમના મૂલ્યો પડોશી બિંદુખૂબ જ સરળ. આવા કેટલાક સંબંધો (સ્વરૂપમાં વિભેદક સમીકરણો) ક્ષેત્રોનું સંપૂર્ણ વર્ણન કરવા માટે પૂરતું છે. તે આ સ્વરૂપમાં છે કે ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમો ખાસ કરીને સરળ લાગે છે.

ફિગ. 1.2. પ્રત્યેક બિંદુ પર વેક્ટર ક્ષેત્રની દિશાને સ્પર્શક રેખાઓ દ્વારા રજૂ કરાયેલ વેક્ટર ક્ષેત્ર.

રેખા ઘનતા ક્ષેત્ર વેક્ટરની તીવ્રતા દર્શાવે છે.

લોકોને ક્ષેત્રોની વર્તણૂકની કલ્પના કરવામાં મદદ કરવામાં ઘણી ચાતુર્ય ગઈ છે. અને સૌથી વધુ સાચો મુદ્દોદ્રષ્ટિ એ સૌથી અમૂર્ત છે: તમારે ફક્ત ક્ષેત્રોને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે ગાણિતિક કાર્યોસંકલન અને સમય. તમે અવકાશમાં ઘણા બધા બિંદુઓ પર વેક્ટર દોરીને ક્ષેત્રનું માનસિક ચિત્ર મેળવવાનો પણ પ્રયાસ કરી શકો છો જેથી તેમાંથી દરેક તે બિંદુ પર ક્ષેત્રની શક્તિ અને દિશા બતાવે. આવી રજૂઆત ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 1.1. તમે આગળ જઈ શકો છો: રેખાઓ દોરો જે કોઈપણ બિંદુએ આ વેક્ટર માટે સ્પર્શક હશે. તેઓ તીરને અનુસરે છે અને ક્ષેત્રની દિશા જાળવી રાખે છે. જો આ કરવામાં આવે છે, તો પછી વિશે માહિતી લંબાઈવેક્ટર ખોવાઈ જશે, પરંતુ જો તે સ્થાનો જ્યાં ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ ઓછી હોય, રેખાઓ ઓછી વાર દોરવામાં આવે અને જ્યાં ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ વધુ હોય ત્યાં રેખાઓ વધુ જાડી દોરવામાં આવે તો તેને બચાવી શકાય છે. ચાલો તે સંમત થઈએ એકમ વિસ્તાર દીઠ રેખાઓની સંખ્યા,રેખાઓ પર સ્થિત પ્રમાણસર હશે ક્ષેત્ર શક્તિ.આ, અલબત્ત, માત્ર એક અંદાજ છે; કેટલીકવાર આપણે નવી રેખાઓ ઉમેરવી પડશે જેથી તેમની સંખ્યા ક્ષેત્રની શક્તિને અનુરૂપ હોય. ફિગમાં બતાવેલ ક્ષેત્ર. 1.1, ફિગમાં ફીલ્ડ લાઇન દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું છે. 1.2.

§ 3. વેક્ટર ક્ષેત્રોની લાક્ષણિકતાઓ

વેક્ટર ક્ષેત્રોમાં બે ગાણિતિક હોય છે મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મો, જેનો ઉપયોગ આપણે ક્ષેત્રીય દૃષ્ટિકોણથી વીજળીના નિયમોનું વર્ણન કરતી વખતે કરીશું. ચાલો આપણે બંધ સપાટીની કલ્પના કરીએ અને પ્રશ્ન પૂછીએ, શું તેમાંથી “કંઈક” વહે છે, એટલે કે, શું ક્ષેત્રમાં “આઉટફ્લો” ની મિલકત છે? ઉદાહરણ તરીકે, વેગ ક્ષેત્ર માટે આપણે પૂછી શકીએ છીએ કે શું વેગ હંમેશા સપાટીથી દૂર નિર્દેશિત થાય છે, અથવા, વધુ સામાન્ય રીતે, તે સપાટીની બહાર વહે છે કે કેમ વધુ પ્રવાહી(એકમ સમય દીઠ) પ્રવાહ કરતાં.

ફિગ. 1.3. સપાટી દ્વારા વેક્ટર ક્ષેત્રનો પ્રવાહ, વેક્ટરના કાટખૂણે ઘટક અને તે સપાટીના ક્ષેત્રફળના સરેરાશ મૂલ્યના ઉત્પાદન તરીકે વ્યાખ્યાયિત.

અમે સપાટી પરથી વહેતા પ્રવાહીના કુલ જથ્થાને એકમ સમય દીઠ સપાટી દ્વારા "વેગ પ્રવાહ" કહીશું. સપાટીના તત્વ દ્વારા પ્રવાહ તેના ક્ષેત્રફળ દ્વારા ગુણાકાર કરેલ તત્વને લંબરૂપ વેગ ઘટક જેટલો હોય છે. એક મનસ્વી બંધ સપાટી માટે કુલ પ્રવાહસપાટીના ક્ષેત્રફળ દ્વારા ગુણાકાર કરેલ સામાન્ય વેગ ઘટક (જાહેર માપવામાં આવેલ) ના સરેરાશ મૂલ્યની સમાન:

પ્રવાહ = (સરળ સામાન્ય ઘટક) · (સપાટી વિસ્તાર).

વિદ્યુત ક્ષેત્રના કિસ્સામાં, પ્રવાહીના સ્ત્રોત સમાન ખ્યાલને ગાણિતિક રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે; અમને પણ

ફિગ. 1.4. પ્રવાહીમાં વેગ ક્ષેત્ર (a).

મનસ્વી બંધ વળાંક સાથે મૂકેલી સતત ક્રોસ-સેક્શનની નળીની કલ્પના કરો(b). જો પ્રવાહી અચાનક બધે થીજી જાય, ટ્યુબ સિવાય,તે ટ્યુબમાં પ્રવાહી પરિભ્રમણ કરવાનું શરૂ કરશે (c).

ફિગ. 1.5. પરિભ્રમણ વેક્ટરવાહ ઉત્પાદન સમાન ક્ષેત્રો

વેક્ટરનો સરેરાશ સ્પર્શક ઘટક (તેના ચિહ્નને ધ્યાનમાં લેતા

મુસાફરીની દિશાને સંબંધિત) સમોચ્ચની લંબાઈ દ્વારા.

આપણે તેને પ્રવાહ કહીએ છીએ, પરંતુ, અલબત્ત, તે હવે કોઈ પ્રવાહીનો પ્રવાહ નથી, કારણ કે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને કોઈ વસ્તુની ગતિ ગણી શકાય નહીં. જો કે, તે બહાર આવ્યું છે કે ક્ષેત્રના સરેરાશ સામાન્ય ઘટક તરીકે વ્યાખ્યાયિત ગાણિતિક જથ્થા હજુ પણ છે ઉપયોગી મૂલ્ય. પછી આપણે વાત કરીએ વીજળીનો પ્રવાહસમીકરણ દ્વારા પણ વ્યાખ્યાયિત (1.4). છેવટે, ફક્ત બંધ સપાટી દ્વારા જ નહીં, પણ કોઈપણ બંધ સપાટી દ્વારા પણ પ્રવાહ વિશે વાત કરવી ઉપયોગી છે. પહેલાની જેમ, આવી સપાટી દ્વારા પ્રવાહને સપાટીના ક્ષેત્રફળ દ્વારા ગુણાકાર વેક્ટરના સરેરાશ સામાન્ય ઘટક તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. આ દૃશ્યો ફિગમાં સચિત્ર છે. 1.3. વેક્ટર ફીલ્ડની બીજી મિલકત રેખાઓ જેટલી સપાટીને લગતી નથી. ચાલો ફરીથી પ્રવાહી પ્રવાહનું વર્ણન કરતા વેગ ક્ષેત્રની કલ્પના કરીએ. તમે સેટ કરી શકો છો રસપ્રદ પ્રશ્ન: શું પ્રવાહી ફરે છે? આનો અર્થ છે: શું અમુક બંધ સમોચ્ચ (લૂપ) સાથે રોટેશનલ ગતિ છે? કલ્પના કરો કે અમે લૂપ (ફિગ. 1.4) ના રૂપમાં બંધ સતત ક્રોસ-સેક્શનની ટ્યુબની અંદરના અપવાદ સિવાય, પ્રવાહીને દરેક જગ્યાએ તરત જ સ્થિર કરી દીધું છે. ટ્યુબની બહાર, પ્રવાહી બંધ થઈ જશે, પરંતુ તેની અંદર ગતિ ચાલુ રાખી શકે છે જો તેમાં (પ્રવાહીમાં) વેગ સાચવવામાં આવે, એટલે કે, જો તેને એક દિશામાં ચલાવતો વેગ વિરુદ્ધ દિશામાં વેગ કરતા વધારે હોય. અમે નામના જથ્થાને વ્યાખ્યાયિત કરીએ છીએ પરિભ્રમણ,જેમ કે ટ્યુબમાં પ્રવાહીનો વેગ નળીની લંબાઈથી ગુણાકાર થાય છે. ફરીથી, અમે અમારી વિચારસરણીને વિસ્તૃત કરી શકીએ છીએ અને કોઈપણ વેક્ટર ક્ષેત્ર માટે "પરિભ્રમણ" ને વ્યાખ્યાયિત કરી શકીએ છીએ (ભલે ત્યાં કંઈપણ ફરતું ન હોય). કોઈપણ વેક્ટર ક્ષેત્ર માટે કોઈપણ કાલ્પનિક બંધ સર્કિટ સાથે પરિભ્રમણવેક્ટરના સરેરાશ સ્પર્શક ઘટક તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે (ટ્રાવર્સલની દિશાને ધ્યાનમાં લેતા), સમોચ્ચની લંબાઈથી ગુણાકાર (ફિગ. 1.5):

પરિભ્રમણ = (સરેરાશ સ્પર્શક ઘટક) · (બાયપાસ પાથ લંબાઈ). (1.5)

તમે જોઈ શકો છો કે આ વ્યાખ્યા ખરેખર એવી સંખ્યા આપે છે જે ઝડપી-સ્થિર પ્રવાહીમાં ડ્રિલ કરેલી નળીમાં પરિભ્રમણ વેગના પ્રમાણસર હોય છે.

માત્ર આ બે ખ્યાલોનો ઉપયોગ કરીને - પ્રવાહની વિભાવના અને પરિભ્રમણની વિભાવના - અમે વીજળી અને ચુંબકત્વના તમામ નિયમોનું વર્ણન કરવા સક્ષમ છીએ. તમારા માટે કાયદાનો અર્થ સ્પષ્ટપણે સમજવો મુશ્કેલ હોઈ શકે છે, પરંતુ તેઓ તમને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઘટનાના ભૌતિકશાસ્ત્રને આખરે કેવી રીતે વર્ણવી શકે છે તેનો થોડો ખ્યાલ આપશે.

§ 4. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના નિયમો

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમનો પ્રથમ નિયમ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પ્રવાહનું વર્ણન કરે છે:

જ્યાં e 0 અમુક સ્થિર છે (એપ્સીલોન-શૂન્ય વાંચો). જો સપાટીની અંદર કોઈ ચાર્જ ન હોય, પરંતુ તેની બહાર ચાર્જ હોય ​​(ખૂબ નજીક પણ), તો તે બધું સમાન છે સરેરાશ E નો સામાન્ય ઘટક શૂન્ય છે, તેથી સપાટી પર કોઈ પ્રવાહ નથી. આ પ્રકારના વિધાનની ઉપયોગિતા બતાવવા માટે, અમે સાબિત કરીશું કે સમીકરણ (1.6) કુલોમ્બના નિયમ સાથે એકરુપ છે, જો માત્ર આપણે ધ્યાનમાં લઈએ કે વ્યક્તિગત ચાર્જનું ક્ષેત્ર ગોળાકાર સપ્રમાણ હોવું જોઈએ. ચાલો બિંદુ ચાર્જની આસપાસ એક ગોળા દોરીએ. પછી સરેરાશ સામાન્ય ઘટક કોઈપણ બિંદુએ E ના મૂલ્યની બરાબર છે, કારણ કે ક્ષેત્ર ત્રિજ્યા સાથે નિર્દેશિત હોવું જોઈએ અને ગોળાના તમામ બિંદુઓ પર સમાન તીવ્રતા ધરાવતું હોવું જોઈએ. પછી આપણો નિયમ જણાવે છે કે ગોળાની સપાટી પરનું ક્ષેત્ર ગોળાના ક્ષેત્રફળ (એટલે ​​​​કે, ગોળાની બહાર વહેતું પ્રવાહ) તેની અંદરના ચાર્જના પ્રમાણસર છે. જો તમે ગોળાની ત્રિજ્યા વધારશો, તો તેનો વિસ્તાર ત્રિજ્યાના ચોરસ તરીકે વધે છે. આ ક્ષેત્ર દ્વારા વિદ્યુત ક્ષેત્રના સરેરાશ સામાન્ય ઘટકનું ઉત્પાદન હજી પણ આંતરિક ચાર્જ જેટલું હોવું જોઈએ, જેનો અર્થ છે કે ક્ષેત્ર અંતરના વર્ગ તરીકે ઘટવું જોઈએ; આ રીતે "વિપરીત ચોરસ" નું ક્ષેત્ર પ્રાપ્ત થાય છે.

જો આપણે અવકાશમાં મનસ્વી વળાંક લઈએ અને આ વળાંક સાથે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના પરિભ્રમણને માપીએ, તો તે તારણ આપે છે કે તે અંદર છે સામાન્ય કેસશૂન્યની બરાબર નથી (જોકે કુલોમ્બ ફીલ્ડમાં આ સાચું છે). તેના બદલે, બીજો કાયદો વીજળી માટે સાચો છે, તે જણાવે છે

અને અંતે, કાયદાઓની રચના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રજો આપણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર B માટે બે અનુરૂપ સમીકરણો લખીએ તો પૂર્ણ થશે:

અને સપાટી માટે એસ,મર્યાદિત વળાંક સાથે:

સમીકરણ (1.9) માં દેખાતો સ્થિર c 2 એ પ્રકાશની ગતિનો વર્ગ છે. તેનો દેખાવ એ હકીકત દ્વારા ન્યાયી છે કે ચુંબકત્વ આવશ્યકપણે વીજળીનું સાપેક્ષ અભિવ્યક્તિ છે. અને સતત e o સેટ કરવામાં આવે છે જેથી બળના સામાન્ય એકમો ઉદ્ભવે વિદ્યુત પ્રવાહ.

સમીકરણો (1.6) - (1.9), તેમજ સમીકરણ (1.1) એ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના તમામ નિયમો છે.

જેમ તમને યાદ છે, ન્યૂટનના નિયમો લખવા માટે ખૂબ જ સરળ હતા, પરંતુ તેમાંથી ઘણા જટિલ પરિણામો આવ્યા, તેથી તે બધાનો અભ્યાસ કરવામાં ઘણો સમય લાગ્યો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના નિયમો લખવા માટે અસાધારણ રીતે વધુ મુશ્કેલ છે, અને આપણે અપેક્ષા રાખવી જોઈએ કે તેમાંથી પરિણામો વધુ જટિલ હશે, અને હવે આપણે તેમને ખૂબ લાંબા સમય સુધી સમજવું પડશે.

અમે ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના કેટલાક નિયમોને સરળ પ્રયોગોની શ્રેણી સાથે સમજાવી શકીએ છીએ જે અમને ઓછામાં ઓછા ગુણાત્મક રીતે, ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો વચ્ચેનો સંબંધ બતાવી શકે છે. તમારા વાળને કાંસકો કરતી વખતે તમે સમીકરણ (1.1) માં પ્રથમ શબ્દથી પરિચિત થાઓ છો, તેથી અમે તેના વિશે વાત કરીશું નહીં. સમીકરણ (1.1) માં બીજો શબ્દ ચુંબકીય પટ્ટી પર લટકતા વાયરમાંથી પ્રવાહ પસાર કરીને દર્શાવી શકાય છે, જેમ કે ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 1.6. જ્યારે વીજપ્રવાહ ચાલુ હોય, ત્યારે તેના પર કામ કરતા બળ F=qvXBને કારણે વાયર ફરે છે. જ્યારે વાયર પર જાય છેવર્તમાન, તેની અંદરના ચાર્જિસ ખસેડે છે, એટલે કે, તેમની પાસે ઝડપ v છે, અને તે ચુંબકના ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા કાર્ય કરે છે, જેના પરિણામે વાયર બાજુ તરફ જાય છે.

જ્યારે વાયરને ડાબી તરફ ધકેલવામાં આવે છે, ત્યારે તમે ચુંબક પોતે જ જમણી તરફ દબાણ અનુભવે તેવી અપેક્ષા રાખી શકો છો. (અન્યથા, આખું ઉપકરણ પ્લેટફોર્મ પર માઉન્ટ કરી શકાય છે અને એક પ્રતિક્રિયાશીલ સિસ્ટમ મેળવી શકે છે જેમાં વેગ સાચવવામાં આવશે નહીં!) જો કે ચુંબકીય સળિયાની હિલચાલને ધ્યાનમાં લેવા માટે બળ ખૂબ નાનું છે, વધુ સંવેદનશીલ ઉપકરણની હિલચાલ, કહો. હોકાયંત્રની સોય, તદ્દન ધ્યાનપાત્ર છે.

વાયરમાંનો પ્રવાહ ચુંબકને કેવી રીતે દબાણ કરે છે? વાયરમાંથી વહેતો પ્રવાહ તેની આસપાસ પોતાનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે ચુંબક પર કાર્ય કરે છે. સમીકરણ (1.9) માં છેલ્લી મુદત અનુસાર, વર્તમાન તરફ દોરી જવું જોઈએ પરિભ્રમણવેક્ટર B; અમારા કિસ્સામાં, ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ફીલ્ડ લાઇન B વાયરની આસપાસ બંધ છે. 1.7. તે આ ક્ષેત્ર B છે જે ચુંબક પર કાર્ય કરતા બળ માટે જવાબદાર છે.

ફિગ.1.6. ચુંબકીય લાકડી જે વાયરની નજીક ક્ષેત્ર બનાવે છે IN

જ્યારે વાયરમાંથી પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે F = q બળને કારણે વાયર ફરે છે vXB.

સમીકરણ (1.9) અમને કહે છે કે વાયરમાંથી વહેતા પ્રવાહની આપેલ રકમ માટે, ક્ષેત્ર B નું પરિભ્રમણ સમાન છે કોઈપણવાયરની આસપાસનો વળાંક. તે વળાંકો (ઉદાહરણ તરીકે, વર્તુળો) માટે કે જે વાયરથી દૂર આવેલા છે, લંબાઈ વધારે છે, તેથી સ્પર્શક ઘટક B ઘટવો જોઈએ. તમે જોઈ શકો છો કે તમે લાંબા સીધા વાયરથી અંતર સાથે B રેખીય રીતે ઘટવાની અપેક્ષા રાખશો.

અમે કહ્યું કે વાયરમાંથી વહેતો પ્રવાહ તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે અને જો ત્યાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોય, તો તે વાયર પર અમુક બળ સાથે કાર્ય કરે છે જેના દ્વારા પ્રવાહ વહે છે.

ફિગ.1.7. વાયરમાંથી વહેતા પ્રવાહનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર અમુક બળ સાથે ચુંબક પર કાર્ય કરે છે.

ફિગ. 1.8. કરંટ વહન કરતા બે વાયર

ચોક્કસ બળ સાથે એકબીજા પર પણ કાર્ય કરો.

આનો અર્થ એ છે કે વ્યક્તિએ વિચારવું જોઈએ કે જો એક વાયરમાં વહેતા પ્રવાહ દ્વારા ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવવામાં આવે છે, તો તે બીજા વાયર પર અમુક બળ સાથે કાર્ય કરશે, જે વર્તમાન પણ વહન કરે છે. આ બે મુક્તપણે સસ્પેન્ડેડ વાયર (ફિગ. 1.8) નો ઉપયોગ કરીને બતાવી શકાય છે. જ્યારે પ્રવાહોની દિશા સમાન હોય છે, ત્યારે વાયરો આકર્ષે છે, અને જ્યારે દિશાઓ વિરુદ્ધ હોય છે, ત્યારે તે ભગાડે છે.

ટૂંકમાં, વિદ્યુત પ્રવાહ, ચુંબકની જેમ, ચુંબકીય ક્ષેત્રો બનાવે છે. પરંતુ પછી ચુંબક શું છે? કારણ કે ચુંબકીય ક્ષેત્રો મૂવિંગ ચાર્જ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, શું એવું બની શકે કે લોખંડના ટુકડા દ્વારા બનાવેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર વાસ્તવમાં પ્રવાહોનું પરિણામ છે? દેખીતી રીતે આ સાચું છે. અમારા પ્રયોગોમાં, અમે ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે ચુંબકીય સળિયાને ઘાના વાયરની કોઇલ વડે બદલી શકીએ છીએ. 1.9. જ્યારે વીજપ્રવાહ કોઇલમાંથી પસાર થાય છે (તેમજ તેની ઉપરના સીધા વાયરમાંથી), ત્યારે વાહકની બરાબર એ જ હિલચાલ જોવા મળે છે જે પહેલાં કોઇલને બદલે ચુંબક હતું. બધું એવું લાગે છે જાણે લોખંડના ટુકડાની અંદર પ્રવાહ સતત ફરતો હોય. ખરેખર, ચુંબકના ગુણધર્મોને લોખંડના અણુઓમાં સતત પ્રવાહ તરીકે સમજી શકાય છે. ફિગમાં ચુંબક પર કામ કરતું બળ. 1.7 સમીકરણમાં બીજા શબ્દ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે (1.1).

આ પ્રવાહો ક્યાંથી આવે છે? એક સ્ત્રોત એ સાથે ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ છે અણુ ભ્રમણકક્ષા. આ આયર્ન સાથેનો કેસ નથી, પરંતુ કેટલીક સામગ્રીમાં આ ચુંબકત્વની ઉત્પત્તિ છે. અણુના ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફરવા ઉપરાંત, ઇલેક્ટ્રોન પણ તેની આસપાસ ફરે છે પોતાની ધરી(પૃથ્વીના પરિભ્રમણ જેવું કંઈક); આ પરિભ્રમણમાંથી જ પ્રવાહ ઉત્પન્ન થાય છે, જે લોખંડમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. (અમે કહ્યું હતું કે "પૃથ્વીના પરિભ્રમણ જેવું કંઈક" કારણ કે વાસ્તવિકતામાં ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સપ્રશ્ન એટલો ઊંડો છે કે તે શાસ્ત્રીય વિચારોમાં યોગ્ય રીતે બંધબેસતો નથી.) મોટાભાગના પદાર્થોમાં, કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન એક દિશામાં ફરે છે, અન્ય બીજી દિશામાં, જેથી ચુંબકત્વ અદૃશ્ય થઈ જાય છે, અને લોખંડમાં (દ્વારા રહસ્યમય કારણ, જેના વિશે આપણે પછીથી વાત કરીશું), ઘણા ઇલેક્ટ્રોન ફરે છે જેથી તેમની અક્ષ એક દિશામાં નિર્દેશ કરે અને આ ચુંબકત્વના સ્ત્રોત તરીકે કામ કરે છે.

ચુંબકના ક્ષેત્રો પ્રવાહો દ્વારા ઉત્પન્ન થતા હોવાથી, ચુંબકના અસ્તિત્વને ધ્યાનમાં લેતા સમીકરણો (1.8) અને (1.9) માં વધારાના શબ્દો દાખલ કરવાની જરૂર નથી. આ સમીકરણોમાં અમે વાત કરી રહ્યા છીએવિશે દરેક વ્યક્તિપ્રવાહો, સહિત પરિપત્ર પ્રવાહોફરતા ઇલેક્ટ્રોનમાંથી, અને કાયદો સાચો હોવાનું બહાર આવ્યું છે. એ પણ નોંધવું જોઈએ કે, સમીકરણ મુજબ (1.8), ચુંબકીય શુલ્ક, સમીકરણ (1.6) ની જમણી બાજુના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની જેમ, અસ્તિત્વમાં નથી. તેઓ ક્યારેય શોધાયા ન હતા.

મેક્સવેલ દ્વારા સૈદ્ધાંતિક રીતે સમીકરણ (1.9) ની જમણી બાજુએ પ્રથમ શબ્દ શોધવામાં આવ્યો હતો; તે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. તે કહે છે પરિવર્તન વિદ્યુતફીલ્ડ કોલ્સ ચુંબકીય ઘટના. હકીકતમાં, આ શબ્દ વિના સમીકરણ તેનો અર્થ ગુમાવશે, કારણ કે તેના વિના ખુલ્લા સર્કિટમાં પ્રવાહો અદૃશ્ય થઈ જશે. પરંતુ વાસ્તવમાં આવા પ્રવાહો અસ્તિત્વમાં છે; નીચેનું ઉદાહરણ આને સમજાવે છે. બે સપાટ પ્લેટોથી બનેલા કેપેસિટરની કલ્પના કરો.

ફિગ. 1.9. FIG માં બતાવેલ ચુંબકીય લાકડી. 1.6,

કોઇલ દ્વારા બદલી શકાય છે જેના દ્વારા વહે છે

હજુ પણ વાયર પર એક બળ કામ કરશે.

ફિગ. 1.10. વળાંક C સાથે ક્ષેત્ર B નું પરિભ્રમણ કાં તો S સપાટી પરથી વહેતા પ્રવાહ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે 1 અથવા પ્રવાહમાં ફેરફારનો દર, સપાટી S મારફતે ક્ષેત્ર E 2 .

ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, તે પ્લેટોમાંથી એકમાં વહેતા અને બીજીમાંથી વહેતા પ્રવાહ દ્વારા ચાર્જ થાય છે. 1.10. ચાલો એક વાયરની ફરતે વળાંક દોરીએ સાથેઅને તેના પર સપાટીને ખેંચો (સપાટી એસ 1 , જે વાયરને પાર કરશે. સમીકરણ (1.9) અનુસાર, વળાંક સાથે ક્ષેત્ર B નું પરિભ્રમણ સાથેવાયરમાં વર્તમાનની તીવ્રતા દ્વારા આપવામાં આવે છે (આનાથી ગુણાકાર સાથે 2 ). પરંતુ જો આપણે વળાંક પર ખેંચીએ તો શું થાય છે અન્યસપાટી S 2 કપના આકારમાં, જેની નીચે કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચે સ્થિત છે અને વાયરને સ્પર્શતી નથી? કોઈ પ્રવાહ, અલબત્ત, આવી સપાટી પરથી પસાર થતો નથી. પરંતુ કાલ્પનિક સપાટીની સ્થિતિ અને આકારમાં એક સરળ ફેરફાર વાસ્તવિક ચુંબકીય ક્ષેત્રને બદલવો જોઈએ નહીં! ક્ષેત્ર B નું પરિભ્રમણ સમાન રહેવું જોઈએ. ખરેખર, સમીકરણ (1.9) ની જમણી બાજુના પ્રથમ પદને બીજા પદ સાથે એવી રીતે જોડવામાં આવે છે કે S 1 અને S 2 બંને સપાટીઓ માટે સમાન અસર થાય છે. માટે એસ 2 વેક્ટર B નું પરિભ્રમણ એક પ્લેટથી બીજી પ્લેટમાં વેક્ટર E ના પ્રવાહમાં ફેરફારની ડિગ્રી દ્વારા વ્યક્ત થાય છે. અને તે તારણ આપે છે કે E માં ફેરફાર વર્તમાન સાથે ચોક્કસ રીતે એવી રીતે સંબંધિત છે કે સમીકરણ (1.9) સંતુષ્ટ થાય છે. મેક્સવેલે આની જરૂરિયાત જોઈ અને સંપૂર્ણ સમીકરણ લખનાર પ્રથમ હતો.

FIG માં બતાવેલ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને. 1.6, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમનો બીજો નિયમ દર્શાવી શકાય છે. ચાલો બેટરીમાંથી હેંગિંગ વાયરના છેડાને ડિસ્કનેક્ટ કરીએ અને તેમને ગેલ્વેનોમીટર સાથે જોડીએ - એક ઉપકરણ જે વાયર દ્વારા પ્રવાહ પસાર થાય છે તે રેકોર્ડ કરે છે. માત્ર ચુંબકના ક્ષેત્રમાં જ ઊભું છે સ્વિંગવાયર, અને પ્રવાહ તરત જ તેમાંથી વહેશે. આ સમીકરણનું નવું પરિણામ છે (1.1): વાયરમાંના ઇલેક્ટ્રોન F=qvXB બળની ક્રિયા અનુભવશે. તેમની ગતિ હવે બાજુ તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવી છે, કારણ કે તેઓ વાયર સાથે વિચલિત છે. આ v, ચુંબકના ઊભી નિર્દેશિત ક્ષેત્ર B સાથે મળીને, ઇલેક્ટ્રોન પર કાર્ય કરતા બળમાં પરિણમે છે. સાથેવાયર અને ઇલેક્ટ્રોન ગેલ્વેનોમીટરને મોકલવામાં આવે છે.

ધારો કે, જો કે, આપણે વાયરને એકલા છોડી દઈએ અને ચુંબકને ખસેડવાનું શરૂ કર્યું. અમને લાગે છે કે કોઈ તફાવત હોવો જોઈએ નહીં, કારણ કે સંબંધિત ગતિતે જ વસ્તુ, અને ખરેખર ગેલ્વેનોમીટર દ્વારા પ્રવાહ વહે છે. પરંતુ ચુંબકીય ક્ષેત્ર બાકીના ચાર્જ પર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે? સમીકરણ (1.1) અનુસાર, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉદભવવું જોઈએ. ફરતા ચુંબકે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવવું આવશ્યક છે. આ કેવી રીતે થાય છે તે પ્રશ્નનો જવાબ માત્રાત્મક રીતે સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે (1.7). આ સમીકરણ લગભગ ખૂબ જ સમૂહનું વર્ણન કરે છે મહત્વપૂર્ણ ઘટનામાં થઈ રહ્યું છે ઇલેક્ટ્રિક જનરેટરઅને ટ્રાન્સફોર્મર્સ.

આપણા સમીકરણોનું સૌથી નોંધપાત્ર પરિણામ એ છે કે સમીકરણો (1.7) અને (1.9) ને જોડીને, આપણે સમજી શકીએ છીએ કે શા માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઘટનાલાંબા અંતર સુધી ફેલાય છે. આનું કારણ, આશરે કહીએ તો, કંઈક આના જેવું છે: ધારો કે ક્યાંક ચુંબકીય ક્ષેત્ર છે જે તીવ્રતામાં વધે છે, કહો, કારણ કે વાયરમાંથી અચાનક પ્રવાહ પસાર થાય છે. પછી સમીકરણ (1.7) થી તે અનુસરે છે કે વિદ્યુત ક્ષેત્રનું પરિભ્રમણ ઉદ્ભવવું જોઈએ. જ્યારે પરિભ્રમણ થવા માટે વિદ્યુત ક્ષેત્ર ધીમે ધીમે વધવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે સમીકરણ (1.9) અનુસાર, ચુંબકીય પરિભ્રમણ પણ ઉદ્ભવવું જોઈએ. પરંતુ વધી રહી છે આચુંબકીય ક્ષેત્ર વિદ્યુત ક્ષેત્ર વગેરેનું નવું પરિભ્રમણ બનાવશે. આ રીતે, ક્ષેત્રો ક્ષેત્રોના સ્ત્રોત સિવાય બીજે ક્યાંય ચાર્જ અથવા કરંટની જરૂર વગર અવકાશમાં પ્રચાર કરે છે. આ રીતે આપણે આપણે જોઈએ છીએએકબીજા! આ બધું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના સમીકરણોમાં છુપાયેલું છે.

§ 5. આ "ક્ષેત્રો" શું છે?

ચાલો હવે આ મુદ્દાને ધ્યાનમાં લેવા માટે આપણે જે રીત અપનાવી છે તેના વિશે થોડી ટિપ્પણી કરીએ. તમે કહી શકો, "આ બધા પ્રવાહો અને પરિભ્રમણ ખૂબ અમૂર્ત છે. અવકાશમાં દરેક બિંદુએ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર હોવા દો, અને તે ઉપરાંત, આ સમાન "નિયમો" છે પરંતુ ત્યાં શું છે? હકીકતમાંથઈ રહ્યું છે? તમે આ બધું શા માટે સમજાવી શકતા નથી, કંઈક કહીને, ગમે તે હોય, આરોપો વચ્ચે વહેતા? તે બધા તમારા પૂર્વગ્રહો પર આધાર રાખે છે. ઘણા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ વારંવાર કહે છે કે ખાલીપણું દ્વારા સીધી ક્રિયા, કંઈપણ દ્વારા, અકલ્પ્ય છે. (જો કોઈ વિચાર પહેલેથી જ કાલ્પનિક હોય તો તેને કેવી રીતે અકલ્પ્ય કહી શકાય?) તેઓ કહે છે: “જુઓ, આપણે જાણીએ છીએ તે એકમાત્ર દળો છે. સીધી ક્રિયાપદાર્થનો એક ભાગ બીજામાં. કોઈ વસ્તુને પ્રસારિત કર્યા વિના શક્તિનું અસ્તિત્વ અશક્ય છે. પરંતુ જ્યારે આપણે પદાર્થના એક ભાગની બીજા પરની "સીધી ક્રિયા" નો અભ્યાસ કરીએ ત્યારે ખરેખર શું થાય છે? અમે શોધી કાઢ્યું છે કે તેમાંથી પ્રથમ બીજાની સામે બિલકુલ "આરામ" કરતું નથી; તેઓ એકબીજાથી સહેજ અંતરે છે, અને તેમની વચ્ચે વિદ્યુત દળો નાના પાયે કામ કરે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, અમે શોધીએ છીએ કે અમે કહેવાતા "સીધા સંપર્ક દ્વારા ક્રિયા" - વિદ્યુત દળોના ચિત્રની મદદથી સમજાવવાના છીએ. અલબત્ત, એવી દલીલ કરવાનો પ્રયાસ કરવો ગેરવાજબી છે કે વિદ્યુત બળ જૂના પરિચિત સ્નાયુબદ્ધ પુશ-પુલ જેવું જ હોવું જોઈએ, જો તે બહાર આવ્યું કે ખેંચવા અથવા દબાણ કરવાના અમારા બધા પ્રયત્નો વિદ્યુત દળોમાં પરિણમે છે! પ્રશ્ન પૂછવાનો એકમાત્ર વાજબી રસ્તો એ છે કે વિદ્યુત અસરોને કઈ રીત ધ્યાનમાં લેવી સૌથી અનુકૂળ.કેટલાક તેમને અંતર પરના ચાર્જની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા તરીકે કલ્પના કરવાનું પસંદ કરે છે અને જટિલ કાયદાનો ઉપયોગ કરે છે. અન્યને તે ગમે છે પાવર લાઈન. તેઓ તેમને દરેક સમયે દોરે છે, અને એવું લાગે છે કે અલગ અલગ E અને B લખવું ખૂબ અમૂર્ત છે. પરંતુ ફીલ્ડ લાઇન એ ફીલ્ડનું વર્ણન કરવાની માત્ર એક રફ રીત છે, અને તેને કડક બનાવવી ખૂબ જ મુશ્કેલ છે, માત્રાત્મક કાયદાસીધા ફીલ્ડ લાઇનના સંદર્ભમાં. આ ઉપરાંત, ફીલ્ડ લાઇનની વિભાવનામાં ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના સિદ્ધાંતો - સુપરપોઝિશનનો સિદ્ધાંતનો સૌથી ઊંડો સમાવેશ થતો નથી. જો આપણે જાણતા હોઈએ કે ચાર્જના એક સેટની ફીલ્ડ લાઇન કેવી દેખાય છે, તો બીજા સેટમાં, જ્યારે ચાર્જના બંને સેટ એકસાથે કાર્ય કરે છે ત્યારે ફીલ્ડ લાઇનની પેટર્ન વિશે અમને હજુ પણ ખ્યાલ આવશે નહીં. અને ગાણિતિક દૃષ્ટિકોણથી, સુપરપોઝિશન કરવું સરળ છે તમારે ફક્ત બે વેક્ટર ઉમેરવાની જરૂર છે. બળની રેખાઓના તેમના ફાયદા છે, તેઓ સ્પષ્ટ ચિત્ર આપે છે, પરંતુ તેમના ગેરફાયદા પણ છે. પ્રત્યક્ષ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા (ટૂંકી અંતરની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા) ના ખ્યાલ પર આધારિત તર્કની પદ્ધતિ પણ ધરાવે છે મહાન ફાયદા, જ્યારે આપણે સ્થિર ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ, પરંતુ ચાર્જની ઝડપી હિલચાલ સાથે કામ કરતી વખતે તેના મોટા ગેરફાયદા પણ છે.

ક્ષેત્રના અમૂર્ત વિચારનો ઉપયોગ કરવો શ્રેષ્ઠ છે. તે દયાની વાત છે, અલબત્ત, તે અમૂર્ત છે, પરંતુ કંઇ કરી શકાતું નથી. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને અમુક ગિયર્સની હિલચાલ તરીકે અથવા બળની રેખાઓ દ્વારા અથવા અમુક સામગ્રીમાં તણાવ તરીકે રજૂ કરવાના પ્રયાસો માટે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ પાસેથી ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સની સમસ્યાઓના સાચા જવાબો મેળવવા માટે જરૂરી કરતાં વધુ પ્રયત્નોની જરૂર પડે છે. તે રસપ્રદ છે કે સ્ફટિકોમાં પ્રકાશની વર્તણૂક માટે યોગ્ય સમીકરણો મેકકુલોચે 1843 માં મેળવ્યા હતા. પરંતુ બધાએ તેમને કહ્યું: "માફ કરશો, ત્યાં એક પણ વાસ્તવિક સામગ્રી નથી. યાંત્રિક ગુણધર્મોજેને આ સમીકરણો સંતોષી શકે છે, અને કારણ કે પ્રકાશ એ સ્પંદનો છે જેમાં થવી જોઈએ કંઈકજ્યાં સુધી આપણે આ અમૂર્ત સમીકરણો પર વિશ્વાસ કરી શકતા નથી." જો તેના સમકાલીન લોકો પાસે આ પૂર્વગ્રહ ન હોત, તો તેઓ સ્ફટિકોમાં પ્રકાશની વર્તણૂક માટેના યોગ્ય સમીકરણોમાં વધુ વિશ્વાસ કરતા હોત. તે પહેલાંતે ખરેખર બન્યું તેના કરતાં.

ચુંબકીય ક્ષેત્રો માટે, અમે નીચેની ટિપ્પણી કરી શકીએ છીએ. ધારો કે તમે આખરે જગ્યામાં ફરતી કેટલીક રેખાઓ અથવા કેટલાક ગિયર્સનો ઉપયોગ કરીને ચુંબકીય ક્ષેત્રનું ચિત્ર દોરવામાં સફળ થયા છો. પછી તમે એ સમજાવવાનો પ્રયત્ન કરશો કે અવકાશમાં એકબીજાની સમાંતર અને સમાન ઝડપે ફરતા બે ચાર્જનું શું થાય છે. તેઓ ગતિશીલ હોવાથી, તેઓ બે પ્રવાહોની જેમ વર્તે છે અને તેમની સાથે ચુંબકીય ક્ષેત્ર સંકળાયેલું છે (જેમ કે આકૃતિ 1.8 માં વાયરોમાંના પ્રવાહો). પરંતુ એક નિરીક્ષક જે આ બે શુલ્ક સાથે રેસિંગ લેવલ પર છે તે તેમને સ્થિર ગણશે અને કહેશે નાત્યાં કોઈ ચુંબકીય ક્ષેત્ર નથી. જ્યારે તમે કોઈ વસ્તુની નજીક દોડો છો ત્યારે બંને "ગિયર્સ" અને "લાઇન્સ" અદૃશ્ય થઈ જાય છે! તમે જે હાંસલ કર્યું છે તે શોધ છે નવુંસમસ્યા આ ગિયર્સ ક્યાં જઈ શકે?! જો તમે બળની રેખાઓ દોરો છો, તો તમને સમાન ચિંતા થશે. આ રેખાઓ શુલ્ક સાથે ખસે છે કે ખસે છે કે નહીં તે નિર્ધારિત કરવું માત્ર અશક્ય નથી, પરંતુ સામાન્ય રીતે તેઓ અમુક સંકલન પ્રણાલીમાં સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ શકે છે.

અમે એ પણ ભારપૂર્વક જણાવવા માંગીએ છીએ કે ચુંબકત્વની ઘટના હકીકતમાં એક સંપૂર્ણ સાપેક્ષવાદી અસર છે. માત્ર એક બીજાની સમાંતર ગતિશીલ બે ચાર્જના કિસ્સામાં, એક એવી અપેક્ષા રાખે છે કે તેમની ગતિના ક્રમમાં સાપેક્ષ સુધારા કરવા જરૂરી છે. વિ 2 /c 2 . આ સુધારાઓ ચુંબકીય બળને અનુરૂપ હોવા જોઈએ. પરંતુ અમારા પ્રયોગ (ફિગ. 1.8)માં બે વાહક વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના બળ વિશે શું? છેવટે, ત્યાં એક ચુંબકીય બળ છે બધાસક્રિય બળ. તે ખરેખર "રિલેટિવિસ્ટિક કરેક્શન" જેવું લાગતું નથી. વધુમાં, જો તમે વાયરમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઝડપનો અંદાજ કાઢો છો (તમે આ જાતે કરી શકો છો), તો તમને તે મળશે સરેરાશ ઝડપવાયર સાથે લગભગ 0.01 છે સેમી/સેકન્ડતેથી, v 2 /c 2 લગભગ 10 -2 5 બરાબર છે. સંપૂર્ણપણે નગણ્ય "સુધારણા". પણ ના! જો કે આ કિસ્સામાં ચુંબકીય બળ ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે કામ કરતા "સામાન્ય" વિદ્યુત બળના 10 -2% છે, યાદ રાખો કે પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાને કારણે લગભગ સંપૂર્ણ સંતુલનને પરિણામે "સામાન્ય" વિદ્યુત દળો અદૃશ્ય થઈ ગયા છે. વાયરમાં સમાન છે. આ સંતુલન 1/10 2 5 કરતા વધુ સચોટ છે, અને તે નાનો સાપેક્ષ શબ્દ જેને આપણે ચુંબકીય બળ કહીએ છીએ તે એક માત્ર શબ્દ બાકી છે. તે પ્રબળ બને છે.

વિદ્યુત અસરોનો લગભગ સંપૂર્ણ પરસ્પર વિનાશ એ છે જેણે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓને અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપી સાપેક્ષ અસરો(એટલે ​​કે મેગ્નેટિઝમ) અને સાચા સમીકરણો (v 2 /c 2 ની ચોકસાઈ સાથે) શોધો, તેમાં શું થઈ રહ્યું છે તે જાણ્યા વિના પણ. અને આ કારણોસર, સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતની શોધ પછી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના નિયમોને બદલવાની જરૂર નથી. મિકેનિક્સથી વિપરીત, તેઓ પહેલાથી જ v 2 /c 2 ની અંદર સાચા હતા.

§ 6. વિજ્ઞાન અને તકનીકમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ

નિષ્કર્ષમાં, હું નીચેની વાર્તા સાથે આ પ્રકરણનો અંત કરવા માંગુ છું. પ્રાચીન ગ્રીકો દ્વારા અભ્યાસ કરાયેલી ઘણી ઘટનાઓમાં, બે ખૂબ જ વિચિત્ર હતી. પ્રથમ: એમ્બરનો ઘસવામાં આવેલો ટુકડો પેપિરસના નાના ટુકડાને ઉપાડી શકે છે, અને બીજું: મેગ્નેશિયા શહેરની નજીક ત્યાં અદ્ભુત પથ્થરો હતા જે લોખંડને આકર્ષિત કરે છે. તે વિચારવું વિચિત્ર છે કે આ ગ્રીક લોકો માટે જાણીતી એકમાત્ર ઘટના હતી જેમાં વીજળી અને ચુંબકત્વ પ્રગટ થયા હતા. અને શા માટે આ ફક્ત તેમને જ જાણતું હતું તે મુખ્યત્વે કલ્પિત ચોકસાઈ દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે જેની સાથે શરીરમાં ચાર્જ સંતુલિત છે (જેનો આપણે પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે). પછીના સમયમાં રહેતા વૈજ્ઞાનિકોએ એક પછી એક નવી ઘટનાઓ શોધી કાઢી, જે એમ્બર અને ચુંબકીય પથ્થર સાથે સંકળાયેલી સમાન અસરોના કેટલાક પાસાઓને વ્યક્ત કરે છે. હવે તે અમને સ્પષ્ટ છે કે ઘટના રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઅને, છેવટે, જીવન પોતે જ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના સંદર્ભમાં સમજાવવું જોઈએ.

અને જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના વિષયની સમજણ વિકસિત થઈ, તકનીકી ક્ષમતાઓ દેખાઈ કે જેનું પ્રાચીન લોકો સ્વપ્ન પણ કરી શકતા ન હતા: લાંબા અંતર પર ટેલિગ્રાફ દ્વારા સિગ્નલ મોકલવાનું શક્ય બન્યું, તમારાથી ઘણા કિલોમીટર દૂર હોય તેવી વ્યક્તિ સાથે વાત કરવી શક્ય બન્યું. કોઈપણ સંચાર લાઇનની મદદ, વિશાળ સમાવેશ થાય છે ઊર્જા સિસ્ટમો- બીજા મશીન સાથે સેંકડો કિલોમીટર વાયર લાઇન દ્વારા જોડાયેલ મોટી પાણીની ટર્બાઇન, જે ફક્ત એક વ્હીલ ફેરવીને એક કાર્યકર દ્વારા શરૂ કરવામાં આવે છે; હજારો બ્રાન્ચિંગ વાયર અને હજારો મશીનો હજારો સ્થળોએ ફેક્ટરીઓ અને એપાર્ટમેન્ટ્સમાં વિવિધ મિકેનિઝમ્સ ગતિમાં છે. આ બધું ફરે છે, ફરે છે, કાર્ય કરે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના નિયમોના અમારા જ્ઞાનને કારણે.

આજે આપણે વધુ ઉપયોગ કરીએ છીએ સૂક્ષ્મ અસરો. વિશાળ વિદ્યુત દળોને ખૂબ જ ચોક્કસ બનાવી શકાય છે, તેઓ કોઈપણ રીતે નિયંત્રિત અને ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. આપણાં સાધનો એટલાં સંવેદનશીલ છે કે વ્યક્તિ અત્યારે શું કરી રહી છે તે આપણે જાણી શકીએ છીએ કે તે સેંકડો કિલોમીટર દૂર પાતળી ધાતુના સળિયામાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોનને કેવી રીતે અસર કરે છે. આ કરવા માટે, તમારે ફક્ત આ ટ્વિગને ટેલિવિઝન એન્ટેના તરીકે સ્વીકારવાની જરૂર છે!

માનવજાતના ઇતિહાસમાં (જો તમે તેને જુઓ, તો કહો, હવેથી દસ હજાર વર્ષ), સૌથી નોંધપાત્ર ઇવેન્ટ XIXસદીમાં, નિઃશંકપણે ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સના નિયમોની મેક્સવેલની શોધ હશે. આ મહત્વપૂર્ણની પૃષ્ઠભૂમિ સામે વૈજ્ઞાનિક શોધએ જ દાયકામાં અમેરિકન સિવિલ વોર એક નાની પ્રાંતીય ઘટના જેવું લાગશે.

* તમારે માત્ર પરિભ્રમણ ચિહ્નની પસંદગી પર સંમત થવાની જરૂર છે.