Гравитация против магнетизма
Гравитационная сила и магнитные силы - две из самых фундаментальных сил, на которых построена Вселенная. Очень важно иметь достаточное понимание этих фундаментальных сил, чтобы понять механику Вселенной. Гравитация вместе с электромагнитным взаимодействием, слабым ядерным взаимодействием и сильным ядерным взаимодействием составляет четыре основных силы Вселенной. Эти теории играют жизненно важную роль в таких областях, как космология, теория относительности, квантовая механика, астрономия, астрофизика, физика элементарных частиц и почти во всем, что есть в известной Вселенной. В этой статье мы обсудим теории гравитации и магнетизма, их сходства, как они возникают во Вселенной и, наконец, их различия.
Сила тяжести
Гравитация - это сила, возникающая из-за любой массы. Масса - необходимое и достаточное условие силы тяжести. Вокруг любой массы существует гравитационное поле. Возьмем массы m1 и m2, расположенные на расстоянии r друг от друга. Гравитационная сила между этими двумя массами равна G.m1.m2 / r ^ 2, где G - универсальная гравитационная постоянная. Поскольку отрицательных масс нет, сила тяжести всегда притягивает. Нет отталкивающих гравитационных сил. Следует отметить, что гравитационные силы также взаимны. Это означает, что сила m1, действующая на m2, равна силе m2, действующей на m1, и противоположна ей.
Гравитационный потенциал в точке определяется как количество работы, проделанной над единицей массы при перемещении ее из бесконечности в данную точку. Поскольку гравитационный потенциал на бесконечности равен нулю, и поскольку объем работы, которую необходимо выполнить, отрицательный, гравитационный потенциал всегда отрицателен. Следовательно, гравитационная потенциальная энергия любого объекта также отрицательна.
Магнетизм
Магнетизм возникает из-за электрических токов. Прямой проводник с током оказывает перпендикулярную току силу к другому проводнику с током, размещенному параллельно первому проводнику. Поскольку эта сила перпендикулярна потоку зарядов, это не может быть электрическая сила. Позже это было идентифицировано как магнетизм. Даже постоянные магниты, которые мы видим, основаны на токовой петле, создаваемой вращением электрона.
Магнитная сила может быть как притягивающей, так и отталкивающей, но это всегда взаимно. Магнитное поле воздействует на любой движущийся заряд, но на неподвижные заряды это не влияет. Магнитное поле движущегося заряда всегда перпендикулярно скорости. Сила, действующая на движущийся заряд со стороны магнитного поля, пропорциональна скорости заряда и направлению магнитного поля.
В чем разница между магнетизмом и гравитацией?
• Гравитационные силы возникают из-за массы, а магнетизм возникает из-за движущихся зарядов.
• Магнитные силы могут быть как притягивающими, так и отталкивающими, но силы гравитации всегда притягивают.
• Применение закона Гаусса к массам дает полный гравитационный поток над замкнутой поверхностью, поскольку масса заключена, но это применимо к магнитам, всегда дает ноль.
• Поскольку магнитных монополей нет, полный магнитный поток над любой замкнутой поверхностью всегда равен нулю.
