Принцип суперпозиции полей

  Принцип суперпозиции полей, также называемый принципом наложения, является условностью. Согласно которой некоторый сложный процесс взаимодействия между определённым числом объектов можно представить в виде суммы взаимодействий между отдельными объектами. Принцип суперпозиции применим лишь к тем системам,  которые описываются линейными уравнениями.

 К примеру, электромагнитная волна распространяется в вакууме. Свойства вакуума не меняются при воздействии на него волны. И все эффекты, которые возникают при распространении этой волны, в случае если она негармоническая можно представить в виде суммы эффектов создаваемых отдельными гармониками. Этот же принцип применим и к полю создаваемому скоплением зарядов. Суммарное поле можно разделить на отдельные поля, которые создаются каждым зарядом в отдельности. И наоборот общее поле будет состоять из суммы полей отдельных зарядов.

 Графически принцип суперпозиции полей можно представить в виде геометрической суммы векторов силы, которые действуют на пробный заряд, помещённый в поле точечных электрических зарядов.

Принцип суперпозиции полей
Рисунок 1 — графическое представление принципа суперпозиции
 

 Если поле создано простейшей совокупностью зарядов. Которая состоит из положительного и отрицательного зарядом находящихся на некотором расстоянии друг от друга. То результирующее поле в точке наблюдения находится, с помощью правила параллелограмма.

Принцип суперпозиции полей
Рисунок  2 — иллюстрация к правилу параллелограмма
 

 В случае если поле создается заряженным телом, имеющим протяжённые линейные размеры. То его необходимо мысленно разбить на небольшие участки, действие которых можно считать аналогичным действию точечных зарядов. И провести геометрическое суммирование полей этих отдельных участков. Таким образом, применив принцип суперпозиции полей к массивному телу.

 Принцип суперпозиции не является фундаментальным законом или постулатом. Он всего лишь вытекает из других принципов, например в электростатике основой для принципа суперпозиции являются уравнения Максвелла. Так как они линейны для вакуума это и дает основу для применения этого принципа.

 Но скажем если рассматривать в качестве среды не вакуум. А скажем ферромагнетик, то линейность в данной среде отсутствует. Так как намагниченность ферромагнетика определяется кривой намагниченности. Которая конечно и имеет некоторый участок обладающий линейностью, но в целом имеет и участок насыщения с резко выраженной нелинейностью. И принцип суперпозиции в данном случае не применим.

 Также нельзя применять принцип суперпозиции и к взаимодействию атомов и молекул между собой. Например, если взять два атома, у которых электроны находятся во взаимодействии. И поднести к ним третий такой же атом. Часть электронов от первых двух атомов притянется и вступит во взаимодействие с третьим атомом. То есть первоначальное распределение энергии в системе измениться. Изначальная сила взаимодействия между электронами и ядрами первых двух атомов уменьшится. То есть третий атом влияет не только на электроны, но и на ядра атомов.

 
« Пред.   След. »