Що таке вихровий електричне поле?

Одне з питань, який часто можна знайти на просторах глобальної Мережі - це чим відрізняється вихрове електричне поле від електростатичного. Насправді відмінності кардинальні. У електростатики розглядається взаємодія двох (або більше) зарядів і, що важливо, лінії напруженості таких полів не замкнуті. А ось вихровий електричне поле підкоряється зовсім іншим законам. Розглянемо це питання більш докладно.

Один з найпоширеніших приладів, з яким стикається практично кожна людина - це лічильник обліку спожитої електричної енергії. Тільки не сучасні електронні моделі, а «старі», в яких використовується алюмінієвий обертовий диск. Його «змушує» обертатися індукція електричного поля. Як відомо, в будь-якому провіднику великого об`єму і маси (не проводяться), який пронизує змінюється магнітний потік, відповідно до закону Фарадея виникає електрорушійна сила і електричний струм, званий вихровим. Відзначимо, що в даному випадку абсолютно не принципово, чи змінюється магнітне поле або в ньому переміщається сам провідник. Відповідно до закону електромагнітної індукції в масі провідника створюються замкнуті контури вихреобразное форми, за якими циркулюють струми. Їх орієнтованість можна визначити, скориставшись правилом Ленца. Воно свідчить, що магнітне поле струму направлено таким чином, щоб компенсувати будь-яка зміна (як зменшення, так і збільшення) ініціюючого зовнішнього магнітного потоку. Диск лічильника обертається саме завдяки взаємодії зовнішнього магнітного поля і генерується струмами, що виникають у ньому самому.

Яким же чином вихровий електричне поле пов`язане з усім вищесказаним? Насправді зв`язок є. Вся справа в термінах. Будь-яка зміна магнітного поля створює вихрове електричне поле. Далі все просто: в провіднику генерується ЕРС (електрорушійна сила) і виникає струм в контурі. Його величина залежить від швидкості зміни основного потоку: наприклад, чим швидше провідник перетинає лінії напруженості поля, тим більше струм. Особливість даного поля в тому, що його лінії напруженості не мають ні початку, ні кінця. Іноді його конфігурацію порівнюють з соленоїдом (циліндр з витками дроту на його поверхні). Ще одне схематичне подання для пояснення використовує вектор магнітної індукції. Навколо кожного з них створюються лінії напруженості електричного поля, дійсно, нагадують вихори. Важлива особливість: останній приклад вірний в тому випадку, якщо інтенсивність магнітного потоку змінюється. Якщо «дивитися» по вектору індукції, то при збільшенні потоку лінії вихрового поля обертаються за годинниковою стрілкою.

Властивість індукції широко застосовується в сучасній електротехніці: це і вимірювальні прилади, і двигуни змінного струму, і в прискорювачах електронів.

Перелічимо основні властивості електричного поля:

• даний вид поля нерозривно пов`язаний з носіями заряда;
• сила, що діє на носій заряду, створюється полем;
• в міру віддалення від носія поле слабеет;
• характеризується силовими лініями (або, що також вірно, лініями напруженості). Вони спрямовані, тому являють собою векторну величину.

Для вивчення властивостей поля в кожній довільній точці використовують тестовий (пробний) заряд. При цьому прагнуть так підібрати «пробник», щоб його внесення в систему не вплинуло на діючі сили. Зазвичай це еталонний заряд.

Відзначимо, що правило Ленца дає можливість розрахувати тільки електрорушійну силу, а от значення вектора поля і його спрямованість визначають іншим методом. Йдеться про систему рівнянь Максвелла.