שאלה זו גם עונה על השאלה: האם תדירות ההפרעה בשדה החשמלי שווה לתדירות בהפרעה של השדה המגנטי? במילים אחרות האם אורך הגל "החשמלי" שווה לאורך הגל ה"מגנטי"? חאלד
שדה כוח הוא דרך לתיאור האפקט של מטענים חשמליים אחד על השני. במקום לדבר על כוח שמטען חיובי מפעיל על אלקטרון, אנו יכולים לומר שהמטען יוצר ''שדה'' כוח במרחב הריק הסובב אותו. אלקטרון הנמצא בכל מקום בשדה כוח זה נמשך אל המטען החיובי; אם נשים מטען חיובי באותו מקום הוא ידחה ממנו והלאה.
באופן כללי יותר, עבור מטען חשמלי, המרחב שמקיף מטען זה מפעיל למעשה כוח על גופים שהם טעונים חשמלית. חשוב לציין שתכונה זו של המרחב (כלומר השדה החשמלי) לא נובעת רק ממטען חשמלי אלא גם עקב שדה מגנטי שמשתנה בזמן.
אנחנו יכולים לתאר שדה חשמלי שאינו תלוי בזמן על ידי קווי שדה (ראה איור). הכיוון של קווים אלו מתאר את כיוון תנועתו של מטען חיובי מנקודה מסוימת, ואורכם של הקווים מתאר את גודל (עוצמת) הכוח שיפעל על אותו מטען. בתיאור זה של שדה חשמלי יש חשיבות גם לצפיפות הקווים באזור מסויים. צפיפות קווי השדה בנקודה מסוימת מעידה על עוצמת השדה החשמלי באותה נקודה. אם קווי השדה צפופים יותר כך עוצמת השדה גבוהה יותר, ולהפך.
באיור אנו רואים שדה החשמלי שנוצר על ידי מטען שלילי ימשוך מטען בוחן חיובי ועל כן קווי השדה סביבו יתוארו על ידי חיצים הפונים פנימה.
הפרעה בשדה חשמלי היא שינוי בשדה החשמלי במרחב. זרם חילופין שהוא זרם חשמלי שהופך את כיוונו באופן מחזורי הוא סוג של הפרעה בשדה.
חשוב להדגיש: שדה חשמלי אשר משתנה בזמן, כמו לדוגמא עקב תנועה של חלקיקים טעונים בשדה, ישפיע גם על השדה המגנטי באותו אזור במרחב. על כן, השדה החשמלי והשדה המגנטי אינם למעשה תופעה נפרדת כשלעצמה. מה שצופה מבחין כשדה חשמלי, צופה אחר במערכת יחוס שונה יבחין כשילוב של שדה חשמלי ומגנטי. מסיבה זו, אנו מדברים על "שדה אלקטרומגנטי". בתורת הקוונטים, הפרעות בשדות אלקטרומגנטיים נקראים פוטונים והאנרגיה של הפוטונים הינה בדידה.
באופן כללי, שדה אלקטרומגנטי נוצר ע"י אובייקטים בעלי מטען חשמלי שנמצאים בתאוצה, או על ידי זרם חילופין. השדה האלקטרומגנטי מורכב משדה חשמלי ושדה מגנטי שנעים ביחד.
גל אלקטרומגנטי נוצר כתוצאה משדה חשמלי ושדה מגנטי המשתנים בזמן. חשוב לציין שכשאנו אומרים 'גל' אנו מתכוונים להפרעה שהיא מחזורית בזמן. גל אלקטרומגנטית היא הפרעה מחזורית הרמונית בשדה החשמלי והמגנטי, המתפשטת במרחב במהירות C.
נסכם כמה עובדות על גלים אלקטרומגנטיים:
1. גל אלקטרומגנטי מתאפיין בכך שהשדה החשמלי, השדה המגנטי וכיוון ההתקדמות של הגל הינם תמיד ניצבים אחד לשני. (הגל האלקטרומגנטי הינו גל רוחבי).
2. השדה החשמלי והשדה המגנטי משתנים באותה תדירות (ופאזה) אחד עם השני.
3. כל הגלים האלקטרומגנטים מתקדמים בריק במהירות C.
באיור, גל אלקטרומגנטי- הפרעה מחזורית הרמונית של שדה חשמלי ושדה מגנטי במרחב.
מאת: חיים ברק
המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
