Гравитация против магнетизма
Гравитационная и магнитная силы являются двумя из самых фундаментальных сил, на которых построена Вселенная. Очень важно иметь достаточное представление об этих фундаментальных силах, чтобы понять механику Вселенной. Гравитация вместе с электромагнитной силой, слабой ядерной силой и сильной ядерной силой составляют четыре фундаментальные 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 сходство, то, как они возникают во Вселенной, и, наконец, их различия.
Гравитация
Гравитация – это сила, возникающая из-за любой массы. Масса является необходимым и достаточным условием гравитации. 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, гравитационная сила всегда притягивает. Отталкивающих гравитационных сил нет. Следует отметить, что гравитационные силы также взаимны. Это означает, что сила m1, действующая на m2, равна и противоположна силе, действующей m2 на m1.
Гравитационный потенциал в точке определяется как количество работы, совершаемой над единицей массы при переносе ее из бесконечности в данную точку. Поскольку гравитационный потенциал на бесконечности равен нулю, а количество работы, которое необходимо совершить, отрицательно, гравитационный потенциал всегда отрицателен. Следовательно, гравитационная потенциальная энергия любого объекта также отрицательна.
Магнетизм
Магнетизм возникает из-за электрических токов. Прямой проводник с током действует перпендикулярно току на другой проводник с током, расположенный 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.
Магнетическая сила может быть как притягивающей, так и отталкивающей, но это всегда взаимно. Магнитное поле действует на любой движущийся заряд, но на неподвижные заряды это не влияет. Магнитное поле движущегося заряда всегда перпендикулярно скорости. Сила магнитного поля, действующая на движущийся заряд, 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 притягивающие.
• Применение закона Гаусса к массам дает общий гравитационный поток над замкнутой поверхностью, поскольку масса заключена, но это, примененное к магнитам, всегда дает нуль.
• Поскольку магнитных монополей нет, полный магнитный поток над любой замкнутой поверхностью всегда равен нулю.
