Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Движущийся заряд

СОДЕРЖАНИЕ.
1. Движущийся заряд как один из вариантов динамического заряда.
2. Движущийся заряд прямолинейно движущейся системы.
3. Недостатки терминологии, связанной с движущимся зарядом в электродинамике.
4. Движущийся заряд системы, движущейся по орбите.


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Движущийся заряд как один из вариантов динамического заряда.

Причиной возникновения вихревого поля является наличие движущегося заряда системы, который в случае вихревого поля является динамическим зарядом (в противоположность статическому заряду, как источнику центрального поля). В частности, в электродинамике динамический заряд является причиной возникновения магнитного поля, а в гравидинамике − гравидинамического поля (см. классификацию форм физического поля). Напомним, что между понятиями "источник поля" и "причина возникновения поля" существует серьёзное различие, описанное в отдельной статье. К вихревому полю понятие "источник поля" не применимо принципиально.

Определим вид математической записи динамического заряда. Для этого рассмотрим произведение элементарного количества движущихся энергоносителей (dq n) и длины l, на которую перемещаются энергоносители, то есть [(dq n) l], где dq − элементарное количество единичных (неделимых) зарядов в заряженной системе, l − расстояние, пройденное единичным зарядом по прямой линии, n − орт направления, нормального к сечению потока единичных зарядов. Частное от деления этого произведения на бесконечно малый промежуток времени dt будет выглядеть так:

[(dq n) l]/dt = [(dq n)/dt]l + q [(dl n)/dt] = il + qv , ( 1 )

где i = dq/dt − ток энергоносителей внутри неподвижной системы, v = (dl n)/dt − скорость движущейся заряженной системы.

Из уравнения (1) следует важный вывод о том, что причина возникновения вихревого поля может иметь две формы математической записи: (il) и (qv), объединяемые общим термином "динамический заряд". Обозначим динамический заряд, как векторную величину, символом Q для полеобразующего заряда и символом q для полевого заряда. К сожалению, в современной физике применяется лишь одна форма записи: (qv), называемая движущимся зарядом.

В физике можно рассматривать и другой вариант динамического заряда в виде неподвижного участка токопроводящего контура, по которому движется поток элементарных зарядов (например, электрический ток i). Причиной возникновения вихревого поля в этом случае служит физическая величина (il), которую названа токовым зарядом. В данной статье подробно рассмотрен только движущийся заряд, а для рассмотрения токового заряда выделена отдельная статья.

И движущийся заряд (qv), и токовый заряд (il) являются самостоятельными векторными физическими величинами. Подобной величиной в механике является количество движения (mv). Раскрытие скобок и тем более вынос за скобки любого сомножителя лишает эти величины своего физического содержания.

Выражение (qv) под названием "движущийся заряд" хорошо знакомо в электромагнетизме. Хотя точнее было бы название "движущаяся заряженная система". Движущийся заряд создает как центральное, так и вихревое поле. Заметим, что в движущейся заряженной системе элементарные (единичные) заряды неподвижны относительно движущейся системы (то есть внутри нее ток i = 0).

2. Движущийся заряд прямолинейно движущейся системы.

Подчеркнем, что движущийся заряд является самостоятельной векторной физической величиной. Поскольку это так, то необходимо применять его запись в виде выражения в скобках или в виде векторной величины, например, Q = (Qv) или q = (qv). Выносить за скобки сомножители этих выражений нельзя по той же причине, по которой в механике не делят на сомножители количество движения (mv). Количество движения является в гравидинамике не чем иным, как гравитационным движущимся зарядом.

Размерность движущегося заряда отличается от размерности скалярного заряда центрального поля (Q или q) тем, что в формуле размерности появляется дополнительный множитель с размерностью скорости LT−1:

dim (Qv) = dim (qv) = LI = LT−1Q . ( 2 )

Первая из указанных в равенстве (2) размерность относится к СИ, а вторая − к системе величин ЭСВП.

Рассматривая движущийся гравитационный заряд, нельзя обойти вниманием инертность движущейся системы. Согласно обобщенной записи второго закона Ньютона при прямолинейной форме движения линейная инертность в современной физике отождествляется с инертной массой тела. В системе величин ЭСВП понятие "инертная масса" заменяется понятием "линейная инертность" и не смешивается с понятием "масса", что описывается в статье о принципе эквивалентности масс. Масса бывает только одна, по своему содержанию это гравитационная масса m, являющаяся зарядом гравитационного поля.

3. Недостатки терминологии, связанной с движущимся зарядом в электродинамике.

В электродинамике с движением заряженной системы связано понятие “электрический ток переноса”, который называют также “конвекционным током”. Он определяется стандартом, как “электрический ток, осуществляемый переносом электрических зарядов телами”.

Термины “конвекционный ток” и “ток переноса” неверны в принципе, так как неверно применение слова “ток” по отношению к движущейся заряженной системе по следующим причинам:
1. Внутри движущейся заряженной системы никакого тока проводимости нет. Ток проводимости связан с непрерывным потоком единичных зарядов (электронов) через неподвижный проводник, тогда как в движущемся проводнике электроны относительно проводника неподвижны.
2. Поток электронов через неподвижный проводник создает только вихревое поле, а центрального поля не создает, потому что нескомпенсированных электронов в неподвижном проводнике нет. Тогда как движущийся заряженный проводник создает обе формы поля.
3. Поток зарядов через неподвижный проводник и движущаяся заряженная система − разные физические величины, имеющие разные размерности. В статье об электрическом токе показано, что поток единичных зарядов имеет размерность T−1Q, а выше в формуле (2) показано, что движущийся заряд имеет размерность LT−1Q.

По указанным причинам и возникла неточность, допущенная в определении из БСЭ: “Источником магнитного поля является движущийся электрический заряд, то есть электрический ток”. В этой фразе неуместны слова “то есть”, это две разные физические величины. Правильной была бы фраза “Причиной возникновения магнитного поля являются либо движущийся по проводнику поток элементарных электрических зарядов, либо движущееся электрически заряженное тело”. К тому же, как показано в статье, посвященной напряженностям физического поля, конфигурации магнитного поля, создаваемые движущимся зарядом и потоком зарядов в неподвижном проводнике, существенно отличаются друг от друга.

4. Движущийся заряд системы, движущейся по орбите.

Заряженную систему, движущуюся по орбите, в каждый момент времени можно представить, как заряженную систему, движущуюся по окружности, соприкасающейся с орбитой, причем центр соприкасающейся окружности дополнительно может двигаться по собственной траектории. Радиус соприкасающейся окружности равен радиусу кривизны траектории R и является величиной, переменной во времени. Математический анализ данной ситуации усложняется, если орбита не плоская, а пространственная.

С точки зрения классификации зарядов линейная скорость v из уравнения (1) при движении заряженной системы по замкнутой орбите заменяется секторной скоростью vS , описанной в статье, посвященной скоростям при орбитальном движении.

Скорость движения заряженной системы v из уравнения (1) при движении по орбите постоянно меняет свое направление, в результате чего меняют свою направленность и напряженности физических полей, создаваемых движущейся заряженной системой.

Движущаяся по орбите заряженная система создает в каждый данный момент времени центральное поле и вихревое поле, ось симметрии которых совпадает по направлению с направлением вектора касательной скорости.

© И. Коган Дата первой публикации 10.06.2008
Дата последнего обновления 28.05.2013

Оглавление раздела Предыдущая Следующая