Источник поля тяготения? Как можно обнаружить поле тяготения? Электрического поля? Магнитного поля?

Поле — это особая форма материи, которая существует вокруг источников и проявляется действием на другие тела. Непосредственно поле обычно не «видно»: его обнаруживают по силе, которую оно оказывает на пробное тело или частицу.

Поле тяготения

Источник

В школьной и ньютоновской физике источником гравитационного поля считается масса. Любое тело с массой создаёт вокруг себя поле тяготения: Земля, Солнце, человек, камень.

В более точной общей теории относительности источником является не только масса, а вся энергия и импульс вещества: энергия движения, давление, излучение и т. д. Но в обычных задачах достаточно говорить: источник гравитационного поля — масса тела.

Напряжённость поля тяготения обозначают $\vec g$. Она показывает, какая сила действует на единицу массы:

Возле поверхности Земли:

Как обнаружить

Поле тяготения обнаруживают по действию на тело, имеющее массу.

Например:

• отпущенный камень падает к Земле;

• маятник отклоняется и совершает колебания;

• пружинные весы показывают вес тела;

• спутник движется по орбите, а не по прямой;

• отвес устанавливается вдоль направления поля Земли.

Важно: в данной точке гравитационное поле действует на все тела с массой. Различаться будет сила, потому что она зависит от массы тела:

Однако ускорение свободного падения для разных тел практически одинаково, если не учитывать сопротивление воздуха.

Электрическое поле

Источник

Источником электрического поля является электрический заряд.

Поле создают:

• положительно заряженные тела;

• отрицательно заряженные тела;

• системы зарядов;

• заряженные частицы, например электроны и протоны.

Напряжённость электрического поля обозначают $\vec E$:

Она показывает, какая сила действует на положительный пробный заряд единичной величины.

Сила, действующая на заряд в электрическом поле:

Если заряд положительный, сила направлена по $\vec E$; если отрицательный — противоположно $\vec E$.

Как обнаружить

Электрическое поле обнаруживают, помещая в него небольшой пробный электрический заряд и наблюдая силу или движение этого заряда.

Примеры:

• заряженная лёгкая бумажка притягивается к натёртой пластмассовой линейке;

• электроскоп показывает наличие заряда: его листочки расходятся;

• заряженный шарик отклоняется вблизи другого заряженного тела;

• в электронно-лучевой трубке поток электронов отклоняется электрическим полем;

• между пластинами конденсатора заряженная частица меняет траекторию.

Пробный заряд должен быть достаточно мал, чтобы почти не изменять поле, которое исследуют.

Магнитное поле

Источник

Основными источниками магнитного поля являются:

• движущиеся электрические заряды;

• электрический ток, то есть направленное движение зарядов;

• постоянные магниты;

• магнитные моменты атомов и электронов внутри вещества.

Например, провод с током создаёт вокруг себя магнитное поле, катушка с током ведёт себя подобно магниту, а Земля имеет собственное магнитное поле.

В отличие от электрических зарядов, отдельных магнитных зарядов — магнитных монополей — в природе пока не обнаружено. Поэтому линии магнитного поля не начинаются и не заканчиваются на отдельных зарядах, а образуют замкнутые линии.

Магнитную индукцию обозначают $\vec B$. Она характеризует магнитное поле.

Как обнаружить

Магнитное поле обнаруживают по действию на:

• магнитную стрелку;

• проводник с током;

• движущуюся заряженную частицу;

• ферромагнитные вещества, например железные опилки.

Примеры:

• компасная стрелка поворачивается вдоль магнитного поля Земли;

• железные опилки возле магнита выстраиваются вдоль магнитных линий;

• проводник с током в поле магнита отклоняется;

• пучок электронов в магнитном поле искривляется.

На движущийся заряд действует сила Лоренца:

Она направлена перпендикулярно и скорости частицы $\vec v$, и магнитному полю $\vec B$. Поэтому магнитное поле обычно не изменяет скорость частицы по величине, а изменяет направление её движения.

Главное различие

Таким образом, поле обнаруживают не «само по себе», а по его действию на подходящий пробный объект: массу — для гравитационного поля, заряд — для электрического, магнитную стрелку, ток или движущийся заряд — для магнитного.