Pola magnetyczne i elektryczne są często rozpatrywane razem, będąc, że tak powiem, dwiema stronami tej samej monety. Oba te pola mają ze sobą wiele wspólnego. Na przykład oba są tworzone ładunki elektryczne. Siła kulombowa działa na każde ciało naładowane elektrycznie. Nazywa się to również siłą oddziaływania elektrostatycznego. Jest on wprost proporcjonalny do iloczynu modułów ładunku (znaki ładunków określają tylko kierunek siły: przyciąganie lub odpychanie) i jest odwrotnie proporcjonalny do kwadratu odległości między tymi ciałami. W przypadku kulek lub kulek brany jest pod uwagę kwadrat odległości od środków ciał.
Pole elektryczne
Jeśli weźmiemy naładowane ciało i dowolnie nazwiemy je centrum, a my przeniesiemy drugie naładowane ciało wokół centrum, wówczas siłę kulombowską można zapisać jako ładunek pomnożony przez siłę pola elektrycznego. Wartość napięcia obejmuje wartość środka ładunku i kwadrat odległości od środka do drugiego ładunku w danym punkcie przestrzeni. To znaczy, właśnie wzięliśmy zwykłą siłę kulombowską, a wszystko oprócz wartości jednego z ładunków nazwano siłą pola elektrycznego.
W każdym punkcie tego pola jego własne znaczenie i kierunek siły kulombowskiej. Takie pole nazywa się polem wektorowym, ponieważ w każdym punkcie jego moduł i kierunek wektora narysowanego od początku (od środka ładunku) do tego punktu.
Pole magnetyczne
Pole magnetyczne, podobnie jak pole elektryczne, jest vectorial. Jeśli pole elektryczne jest wytwarzane przez jakiekolwiek naładowane ciała, wówczas pole magnetyczne jest wytwarzane tylko przez ruchy ładunków. Taki ładunek może być cząsteczką o prędkości, która często występuje w problemach fizycznych, prądem, ponieważ prąd jest ukierunkowanym ruchem naładowanych cząstek, metalowym ciałem poruszającym się z prędkością. W tym przypadku rolą ładunków będą elektrony, które poruszają się wraz z samym ciałem. Pole magnetyczne jest wprost proporcjonalne do prędkości ładunku i jego wartości. Po zatrzymaniu ładunku pole magnetyczne zniknie.
Pole magnetyczne elektromagnesu i magnesu stałego
Przykłady pól magnetycznych
Elektromagnes składa się z drutu owiniętego wokół ferromagnesu. Podczas przechodzenia przez drut prądowy pojawia się pole magnetyczne. Ferromagnet to substancja, która może zachowywać się jak magnes poniżej określonej temperatury, zwanej Temperatura Curie. W zwykłych warunkach ferromagnesy zachowują się jak magnesy tylko w obecności pola magnetycznego. W elektromagnesie pole jest wytwarzane przez prąd elektryczny, a ferromagnet zaczyna zachowywać się jak magnes. Innym ciekawym przykładem jest Ziemskie pole magnetyczne.
Ziemskie pole magnetyczne
Naukowcy twierdzą, że w centrum naszej planety jest jądro zbudowane z ciekłego żelaza. Żelazo jest metalem, a elektrony poruszają się w nim swobodnie. Rdzeń ten nie jest statyczny, to znaczy porusza się, w związku z tym elektrony poruszają się i wytwarzają pole magnetyczne. Gdyby jądro ziemi zaczęło się zatrzymywać, tak jak w „Jądrze Ziemi” Johna Emiela, ziemskie pole magnetyczne rzeczywiście zniknęłoby, co doprowadziłoby do katastrofalnych konsekwencji.
Kluczowe podobieństwa i różnice
Pola elektryczne i magnetyczne są siłą. Oznacza to, że w każdym punkcie przestrzeni, w którym działa to pole, siła określona dla tego punktu działa na ładunek. W innym momencie siła ta będzie inna. Pole elektromagnetyczne działa na naładowane ciała i cząstki, ale pole elektryczne działa na wszystkie ładunki, a pole magnetyczne tylko na ruch.
Istnieją substancje oddziałujące z polem magnetycznym, chociaż nie zawierają ładunków ruchomych, na przykład wyżej wspomniane ferromagnesy. Nie ma podobnych substancji w polu elektrycznym. Magnesy, ciała naturalne lub namagnesowane (jak na przykład igła kompasu) mają dwa bieguny zwane północą i południem.Zwykłe ładunki elektryczne są mniej więcej jednorodne i nie zawierają biegunów. Istnieją jednak dwa rodzaje ładunków elektrycznych: dodatnie i ujemne. Znak ładunku wpływa na kierunek siły kulombowskiej, a zatem na oddziaływanie dwóch naładowanych cząstek. Znak ładunku nie wpłynie na interakcję innych ładunków z polem magnetycznym, spowoduje jedynie zamianę biegunów.
