테스트 입자

물리적 이론에서 시험 입자 또는 시험 전하(test charge)는 연구 중인 성질을 제외하고 무시할 수 있는 것으로 가정되는 물체의 이상화된 모델로서, 시스템의 나머지 부분의 동작을 변경하기에 불충분하다고 간주된다. 시험 입자의 개념은 종종 문제를 단순화하며, 물리적 현상에 대한 좋은 근사치를 제공할 수 있다. 특정 한계에서 시스템의 역학을 단순화하는 데 사용하는 것 외에 물리적 프로세스의 컴퓨터 시뮬레이션에서도 진단으로 사용된다.

고전중력

시험 입자를 적용하기 위한 가장 쉬운 경우는 뉴턴 중력에서 발생한다. 두 점 질량 $m_{1}$ $m_{1}$ ${\$ }과 $m_{1}$ $m_{2}$ $m_{2}$ ${\$ }}개 사이의 중력에 대한 일반적인 표현은 다음과 $m_{2}$ 같다.

F

=

F=-G{\frac {m_{1}m_{2}}{|\mathbf {r} _{1}-\mathbf {r} _{2}|^{2}}}

-

F=-G{\frac {m_{1}m_{2}}{|\mathbf {r} _{1}-\mathbf {r} _{2}|^{2}}}

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-

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{\

여기서 $\mathbf {r} _{1}$ $\mathbf {r} _{1}$ ${\$ 및 $\mathbf {r} _{2}$ $\mathbf {r} _{2}$ ${\$ }는 공간 내 각 입자의 위치를 나타낸다 $\mathbf {r} _{2}$ . 이 방정식에 대한 일반 용액에서 두 질량은 질량 R의 중심 주위를 회전하며,^[1] 이 경우:

{\

}}}}

.

하나의 질량이 다른 질량보다 훨씬 $m_{1}\gg m_{2}$ 경우( $m_{1}\gg m_{2}$ 1 $m_{1}\gg m_{2}$ ≫ $m_{1}\gg m_{2}$ 2 ${\$ }} $m_{1}\gg m_{2}$ }) $m_{1}\gg m_{2}$ 에는 작은 질량이 가속되지 않는 더 큰 질량에 의해 생성된 중력장에서 시험 입자로 이동한다고 가정할 수 있다. 우리는 중력장을 다음과 같이 정의할 수 있다.

\mathbf {g} (r)=-{\frac {Gm_{1}}{r^{2}}}{\hat {r}}

r

\mathbf {g} (r)=-{\frac {Gm_{1}}{r^{2}}}{\hat {r}}

)

\mathbf {g} (r)=-{\frac {Gm_{1}}{r^{2}}}{\hat {r}}

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2

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\mathbf {g} (r)=-{\frac {Gm_{1}}{r^{2}}}{\hat {r}}

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}{

r^{2}}:{\hat{r

$r$ $r$ 을(를) 거대한 물체와 테스트 입자 사이의 거리로 사용하고 $r$ , ${\hat {r}}$ ${\$ 은(는) 거대한 물체에서 테스트 질량으로 이동하는 방향의 단위 벡터다 ${\hat {r}}$ . 뉴턴의 작은 질량의 두 번째 운동 법칙은

\mathbf {a} (r)={\frac {F}{m_{2}}}{\hat {r}}=\mathbf {g} (r)

(

\mathbf {a} (r)={\frac {F}{m_{2}}}{\hat {r}}=\mathbf {g} (r)

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( r

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)

{\displaystyle \mathbf {a}(r)={\frac {F}{m_{2}}:{\hat{r}=\mathbf {g}(r

따라서 하나의 변수만 포함되며, 이 변수에는 용액을 더 쉽게 계산할 수 있다. 이 접근방식은 지구와 비교했을 때 질량이 상대적으로 작은 인공위성의 궤도와 같은 많은 실제 문제에 대해 매우 좋은 근사를 제공한다.

전기 공학

전기장 시뮬레이션에서 시험 입자의 가장 중요한 특성은 전하와 질량이다. 이런 상황에서 흔히 시험비라고 한다.

고전적인 중력의 경우와 유사하게, 포인트 충전 q에 의해 생성된 전기장은 다음과 같이 정의된다.

{\textbf {E}}=k{\frac {q}{r^{2}}}{\hat {r}}

=

{\textbf {E}}=k{\frac {q}{r^{2}}}{\hat {r}}

{\textbf {E}}=k{\frac {q}{r^{2}}}{\hat {r}}

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{\textbf {E}}=k{\frac {q}{r^{2}}}{\hat {r}}

{\

여기서 k는 쿨롱 상수다.

이 필드에 시험충전 $q_{\textrm {test}}$ $q_{\textrm {test}}$ ${\$ 을 곱하면 시험충전에서 현장에서 발휘되는 전기력(쿨롱의 법칙)이 $q_{\textrm {test}}$ 주어진다. 힘과 전기장은 모두 벡터 수량이기 때문에 양의 시험 전하가 전기장 방향에서 힘을 경험하게 된다는 점에 유의한다.

일반상대성

중력의 미터법 이론, 특히 일반 상대성 이론에서 시험 입자는 질량이 너무 작아서 주위의 중력장을 눈에 띄게 방해하지 않는 작은 물체의 이상화된 모델이다.

아인슈타인 자기장 방정식에 따르면 중력장은 비중력 질량 에너지의 분포뿐만 아니라 운동량과 스트레스(예: 압력, 완벽한 유체에서의 점성 응력)의 분포에도 국소적으로 결합된다.

진공 용액이나 전기 진공 용액의 시험 입자의 경우, 이는 시험 입자의 작은 구름에 의해 경험되는 조력 가속도 외에(회전하든 안하든),^[2] 회전하는 시험 입자가 스핀 스핀 스핀 힘에 의해 추가 가속을 경험할 수 있음을 암시하는 것으로 밝혀졌다.

참고 항목

참조

^ Herbert Goldstein (1980). Classical Mechanics, 2nd Ed. Addison-Wesley. p. 5.
^ Poisson, Eric. "The Motion of Point Particles in Curved Spacetime". Living Reviews in Relativity. Retrieved March 26, 2004.

[goldstein-1] Herbert Goldstein (1980). Classical Mechanics, 2nd Ed. Addison-Wesley. p. 5.

[poisson-2] Poisson, Eric. "The Motion of Point Particles in Curved Spacetime". Living Reviews in Relativity. Retrieved March 26, 2004.

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