Байти ҳафтаинаи илмӣ: Чаро сими ҷараёндор майдони магнитӣ эҷод мекунад?

Сими ҷараёндор дар атрофи худ майдони магнитӣ ба вуҷуд меорад — ин падидаи асосии физикӣ аст, ки бори аввал аз ҷониби физики даниягӣ Ҳанс Кристиан Эрстед дар соли 1820 ба таври қатъӣ нишон дода шудааст. Дар таҷрибаи классикии худ, вақте ки ҷараёни электрикӣ аз сим мегузарад, сӯзани қутбнамои параллелӣ, ки дар зери он ҷойгир карда шудааст, майл ба ҳаракат кард. Ин мустақиман таъсири магнитии ҷараёни электрикиро исбот кард, робитаи дохилии байни барқ ​​ва магнетизмро муқаррар кард ва давраи нави таҳқиқоти электромагнетизмро оғоз кард.

Аз нуқтаи назари микроскопӣ, майдони магнитӣ аз ҳаракати зарядҳои электрикӣ ба вуҷуд меояд. Вақте ки сим ҷараёнро интиқол медиҳад, ҳаракати самтии электронҳои озод дар дохили он ҷараёнро ташкил медиҳад. Мувофиқи принсипҳои электромагнетизм, ҳар як заряди ҳаракаткунанда майдони магнитиро дар атрофи худ ба вуҷуд меорад. Гарчанде ки сим умуман аз ҷиҳати барқӣ бетараф аст, майдонҳои хурди магнитӣ, ки аз ҷониби шумораи зиёди электронҳои ҳамсамт ҳаракаткунанда ба вуҷуд меоянд, ба таври созанда болои ҳам мегузоранд дар фазои берун аз сим ҷойгир шуда, майдони магнитии макроскопии ошкоршавандаро ташкил медиҳад. Қувваи он ба бузургии ҷараён мустақиман мутаносиб ва ба масофа баръакс мутаносиб аст, дар ҳоле ки тақсимоти он аз геометрияи ноқил (сими рост, ҳалқа, соленоид ва ғайра) вобаста аст.

Дар чаҳорчӯбаи бузурги назарияи электромагнитӣ, ки аз ҷониби Ҷеймс Клерк Максвелл таъсис ёфтааст, падидаи сими ҷараёндор, ки майдони магнитиро ба вуҷуд меорад, ба таври комил ба муодилаҳои ӯ дохил карда шудааст. Хусусан, Қонуни Ампер-Максвелл изҳор медорад, ки майдони магнитӣ на танҳо аз ҷониби ҷараёни гузаронандагӣ (ҷараён дар сим), балки аз ҷониби майдони электрикии тағйирёбанда низ ба вуҷуд меояд. Ин қонун барои тавсифи майдонҳои электромагнитии тағйирёбандаи вақт муҳим аст. Он кашфиётҳои Эрстед ва Амперро муттаҳид ва баланд мебардорад ва нишон медиҳад, ки майдонҳои электрикӣ ва магнитӣ ду ҷанбаи ҷудонашавандаи як майдони электромагнитӣ мебошанд: майдони электрикии тағйирёбанда майдони магнитиро ба вуҷуд меорад ва майдони магнитии тағйирёбанда майдони электрикиро ба вуҷуд меорад. Онҳо якдигарро ба таври мутақобила ба вуҷуд меоранд ва боиси пайдоиши мавҷҳои электромагнитӣ мегарданд.