Painovoimakenttä vs. sähkökenttä
Sähkökenttä ja painovoimakenttä ovat kaksi kenttämalliin sidottua käsitettä. Molemmat kentät ovat malleja, joita käytetään selittämään varausten, magneettien ja massojen käyttäytymistä. Nämä kenttämallit ovat erittäin tärkeitä sellaisilla aloilla kuin sähkötekniikka, elektroniikka, fysiikka, astrofysiikka, kosmologia, kemia ja monet muut. Näiden käsitteiden asianmukainen ymmärtäminen voi olla todella hyödyllistä kaikille fysiikan ja siihen liittyvien alojen tutkijoille.
Sähkökenttä
Sähkökenttä ja sähkövaraus ovat kuin "kana ja muna" -ongelma. Yksi vaaditaan kuvaamaan toista. Sähkökentän sanotaan tuottavan kaikki sähkövarat riippumatta siitä, ovatko ne liikkuvia tai paikallaan. Sähkökenttä voidaan tuottaa myös milloin tahansa vaihtelevilla magneettikentillä. Sähkökentillä on useita tärkeitä tekijöitä. Nämä ovat sähkökentän voimakkuus, sähkökentän potentiaali ja sähkövirtauksen tiheys. Sähkökentän voimakkuus määritellään voimana, joka kohdistuu sähkökentän yksikköpistevaraukseen. Tämän antaa kaava E = Q / 4πεr 2, missä Q on varaus, ε on väliaineen sähköinen läpäisevyys ja r on pisteen etäisyys pisteestä Q. Sähköpotentiaali määritellään yksikön latauksella tehtävän työn määränä, joka tarvitaan yksikön varauksen viemiseksi äärettömyydestä annettuun pisteeseen. Yhtälö tämän laskemiseksi on V = Q / 4πεr, jossa kaikilla symboleilla on edellinen merkitys. Toinen erittäin tärkeä näkökohta sähkökentässä on sähkövirtaustiheys. Sähkövirtaustiheys on mitattu sähkökenttälinjojen määrä, jotka menevät kohtisuoraan tiettyyn pinta-alayksikköön. Gaussin laki ja Amperen laki ovat erittäin tärkeitä näitä sähkökenttiä tutkittaessa.
Painovoimakenttä
Gravitaatiokentän tuottaa mikä tahansa avaruudessa oleva massa. Gravitaatiokentillä on erittäin tärkeitä käsitteitä, kuten painovoimakentän voimakkuus ja gravitaatiopotentiaali. Painovoimakentän voimakkuutta kutsutaan myös painovoiman kiihtyvyydeksi. Se voidaan määritellä massayksikkön voimaksi annetulla massalla. Se lasketaan kaavalla g = GM / r 2, jossa G on yleinen painovoima ja r on etäisyys. Gravitaatiopotentiaali voidaan määritellä työmääräksi, joka vaaditaan massayksikölle sen viemiseksi äärettömyydestä annettuun pisteeseen.
Mitä eroa on sähkökentällä ja painovoimakentällä?
- Painovoimakenttiä voi esiintyä vain massan vuoksi, mutta sähkökenttiä voi esiintyä varausten ja aikaerottuvien magneettikenttien vuoksi.
- Ominaisuudet, kuten sähkökentän voimakkuus tai sähkökentän potentiaali, voivat olla joko negatiivisia tai positiivisia, koska sähkövarauksilla on sekä positiivisia että negatiivisia arvoja. Negatiivista massaa ei ole, joten painovoimakentän voimakkuus voi olla vain positiivinen, kun taas painovoimakentän potentiaali voi olla vain negatiivinen.
- Sähkökenttälinjat voidaan määritellä, koska kenttäviivat alkavat ja päättyvät vastakkaisiin napoihin. Koska painovoiman napoja ei ole olemassa, painovoimakentän viivoja ei voida määritellä.
