Elektromagnetyzm jest siłą najważniejsza, ponieważ wraz z grawitacyjnym, silnego i słabego jądrowej jądrowej jest częścią podstawowych sił wszechświata, które są te, które nie mogą być wyjaśnione w kategoriach bardziej podstawowych sił. Siła ta działa tylko na ciała naładowane elektrycznością i jest odpowiedzialna za chemiczne i fizyczne przemiany atomów i cząsteczek. Elektromagnetyzm jest obecny na co dzień, zarówno w zjawiskach naturalnych, jak i sztucznych.
Co to jest elektromagnetyzm
Spis treści
Kiedy mówimy o pojęciu elektromagnetyzmu w fizyce, odnosi się on do sprzężenia zjawisk elektrycznych i magnetycznych, a także do interakcji obu sił. Ma to wpływ na ciecze, gazy i ciała stałe.
W naturze elektromagnetyzm występuje w takich zjawiskach jak fale radiowe z Drogi Mlecznej, promieniowanie podczerwone ciał w temperaturze pokojowej, światło, promieniowanie ultrafioletowe Słońca, promieniowanie gamma, zorza polarna i australes, między innymi.
Z drugiej strony, zastosowanie elektromagnetyzmu w życiu codziennym jest zróżnicowane. Tak jest w przypadku kompasu, którego ruch igieł jest generowany przez polarne zasady magnetyczne, a elektryczne przez współdziałanie mechanizmu i tarcia, które się pojawia. Dzwonek, gitara elektryczna, silnik elektryczny, transformatory, mikrofale, pendrive'y, mikrofony, samoloty, aparaty cyfrowe, telefony komórkowe, termometry, talerze, ultradźwięki, modemy, tomografy to jedne z najbardziej znanych obiektów, w których zachodzi to zjawisko. a to, w praktycznych zastosowaniach, jest przykładem tego, czym jest elektromagnetyzm.
Co to jest pole elektromagnetyczne
Jest to sensoryczne pole fizyczne, w którym oddziałują na siebie cząstki elektryczne wytwarzane przez naładowane elektrycznie ciała lub przedmioty. W takim polu występuje pewna ilość energii elektromagnetycznej. Aby jednak lepiej zrozumieć tę koncepcję, ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób i dlaczego wytwarzane jest pole elektryczne i pole magnetyczne.
Pole elektryczne występuje, gdy występują różnice napięć i im wyższe napięcie, tym większe pole. To jest zatem przestrzeń, w której działają siły elektryczne. Znajomość zakresu pola elektrycznego umożliwi poznanie poziomu natężenia i tego, co dzieje się z ładunkiem w określonej części pola, niezależnie od tego, co go powoduje.
Ze swojej strony pole magnetyczne pochodzi z prądów elektrycznych, a im większy prąd, tym większe pole. Jest to poruszenie, które magnes wywołuje w obszarze wokół niego, jak na niego wpływa i w jakim kierunku. Jest reprezentowany przez linie pola, które biegną od zewnątrz bieguna północnego do bieguna południowego magnesu, a wewnątrz od bieguna południowego do bieguna północnego. Wspomniane linie nigdy się nie przecinają, więc oddzielają się od siebie i od magnesu, równolegle i stycznie do kierunku pola w punktach.
Jakie jest widmo elektromagnetyczne
Jest to zbiór energii elektromagnetycznych fal, to znaczy całego promieniowania elektromagnetycznego, począwszy od tych o krótszej długości fali (promienie X, promienie gamma), promieniowanie ultrafioletowe, światło i promieniowanie podczerwone, po te o większej długość (fale radiowe).
Widmo obiektu lub płynu będzie charakterystycznym rozkładem jego promieniowania elektromagnetycznego. Istnieje teoria, że granicą najkrótszej długości fali jest w przybliżeniu długość Plancka (miara długości subatomowej), a górna granica długości fali długiej to rozmiar samego Wszechświata, mimo że widmo jest ciągłe i nieskończone.
Równania Maxwella
Jamesowi Maxwellowi udało się sformułować teorię elektromagnetyczną, w której elektryczność, magnetyzm i światło są różnymi wyrazami tego samego zjawiska. Hipoteza ta, opracowana przez fizyka, została nazwana Klasyczną Teorią Promieniowania Elektromagnetycznego.
Od najdawniejszych czasów naukowcy i ludzie z fascynacją obserwowali zjawiska elektromagnetyczne, takie jak elektrostatyka, magnetyzm i inne przejawy w tej dziedzinie, ale dopiero w XIX wieku, dzięki pracy różnych naukowców, potrafili wyjaśnić część elementów, które złożyły się na zagadkę elektromagnetyzmu, jaką znamy dzisiaj.
To Maxwell ujednolicił je wszystkie w czterech równaniach: prawie Gaussa, prawie Gaussa dla pola magnetycznego, prawie Faradaya i uogólnionym prawie Ampera, co pomogło zdefiniować, czym jest elektromagnetyzm.
1. Prawo Gaussa: opisuje, jak ładunki wpływają na pole elektryczne i ustala, że ładunki te są źródłem pola elektrycznego, o ile są dodatnie, lub pochłaniają to samo, jeśli są ujemne. Dlatego podobne ładunki mają tendencję do odpychania się, a różne ładunki przyciągają się. Prawo to również ustala, że pole elektryczne będzie słabnąć wraz z odległością zgodnie z prawem odwrotnego kwadratu (intensywność jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości od środka źródła) i nadając mu właściwości geometryczne.
2. Prawo magnetyzmu Gaussa: stwierdza, że w polu magnetycznym nie istnieją ani źródła, ani pochłaniacze, dlatego nie ma ładunków magnetycznych. W przypadku braku źródeł i pochłaniaczy, pola magnetyczne wytwarzane przez przedmioty muszą się zamknąć. Dlatego jeśli magnes zostanie podzielony na pół, pole magnetyczne zamknie się w obszarze, w którym został przecięty, tak więc powstają dwa magnesy z dwoma biegunami każdy. Sugeruje to, że monopole na ziemi byłyby niemożliwe.
3. Prawo Faradaya: mówi, że jeśli pole magnetyczne zmienia się w czasie, aktywuje je poprzez zamknięcie. Jeśli wzrośnie, pole elektryczne będzie zorientowane zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a jeśli zmniejszy się, będzie zorientowane w kierunku przeciwnym. Prawdą jest zatem, że nie tylko ładunki i magnesy mogą oddziaływać na pola, ale także na siebie nawzajem w obu kierunkach.
W ramach tego prawa obserwuje się indukcję elektromagnetyczną, czyli wytwarzanie prądów elektrycznych przez zmieniające się w czasie pola magnetyczne. Zjawisko to wytwarza siłę elektromotoryczną lub napięcie w ciele wystawionym na działanie pola magnetycznego, a ponieważ przedmiot przewodzi prąd, wytwarzany jest indukowany prąd.
4. Prawo Ampère'a: wyjaśnia, że pole elektryczne z ruchomymi ładunkami (prąd elektryczny) aktywuje pole magnetyczne poprzez zamknięcie. Prąd elektryczny jest bardzo przydatny, ponieważ dzięki niemu można wytworzyć sztuczne magnesy, przepuszczając wspomniany element przez cewkę i mając pole magnetyczne, które powoduje, że im większe natężenie prądu, tym większe natężenie zostanie wzmocnione. natężenie pola magnetycznego. Ten typ magnesu nazywany jest elektromagnesem i w ten sposób powstaje większość pól magnetycznych na planecie.
Gałęzie elektromagnetyzmu
Aby w pełni zrozumieć, czym jest elektromagnetyzm, należy zrozumieć różne przejawy tych zjawisk elektromagnetycznych: elektrostatykę, magnetostatykę, elektrodynamikę i magnetyzm.
Elektrostatyka
Elektrostatyka odnosi się do badania zjawisk elektromagnetycznych, które powstają w ciałach naładowanych elektrycznie (ma nadmiar - ładunek dodatni - lub jego brak - ładunek ujemny - elektronów w atomach, które go tworzą).
Wiadomo, że jeśli obiekty naładowane elektrycznością mają nadmiar elektronów w atomach, z których się składają, to będą miały ładunek dodatni, aw przypadku ich niedoboru będą miały ładunek ujemny.
Te ciała wywierają na siebie siły. Kiedy naładowany obiekt zostanie poddany działaniu pola należącego do innego naładowanego obiektu, zostanie poddany działaniu siły proporcjonalnej do wielkości jego ładunku i pola w jego położeniu. Biegunowość ładunku zadecyduje, czy siła będzie atrakcyjna (jeśli są różne), czy odpychająca (gdy są takie same). Elektrostatyka jest przydatna do badania i obserwacji burz z wyładowaniami elektrycznymi.
Magnetyzm
Jest to zjawisko, dzięki któremu ciała przyciągają się lub odpychają w zależności od rodzaju ładunku, jaki mają. Wszystkie istniejące materiały będą w mniejszym lub większym stopniu zależne od ich składu, ale jedynym znanym magnesem w naturze jest magnetyt (który jest minerałem złożonym z dwóch tlenków żelaza i ma właściwość przyciągania żelaza, stali i inne ciała).
Magnesy mają dwa obszary, w których siły przejawiają się z większą wielkością, zlokalizowane na krańcach i nazywane biegunami magnetycznymi (północ i południe).
Podstawową właściwością interakcji między magnesami jest to, że ich podobne bieguny odpychają się, a różne przyciągają. Dzieje się tak, ponieważ efekt ten jest powiązany z liniami pola magnetycznego (od bieguna północnego do południa), a gdy zbliżają się dwa przeciwieństwa, linie przeskakują z jednego bieguna na drugi (przylegają), efekt ten zmniejszy się wraz z odległością między nimi jest większy; Kiedy zbliżają się dwa równe bieguny, linie zaczynają się ściskać w kierunku tego samego bieguna, a jeśli są ściśnięte, rozszerzają się, tak że oba magnesy nie mogą się zbliżać i odpychać się nawzajem.
Elektrodynamika
Zbadaj zjawiska elektromagnetyczne ciał naładowanych w ruchu i pól, zarówno zmiennych elektrycznych, jak i magnetycznych. W jej ramach istnieją trzy podziały: klasyczny, relatywistyczny i kwantowy.
- Klasyka obejmuje inne efekty, takie jak indukcja i promieniowanie elektromagnetyczne, magnetyzm i indukcja oraz silnik elektryczny.
- Relatywista zakłada, że mając obserwatora poruszającego się ze swojego układu odniesienia, zmierzy różne efekty elektryczne i magnetyczne tego samego zjawiska, ponieważ ani pole elektryczne, ani indukcja magnetyczna nie zachowują się jak wektorowe wielkości fizyczne.
- Kwantowy opisuje interakcję między bozonami (cząstkami przenoszącymi oddziaływanie) a fermionami (cząstkami przenoszącymi materię) i służy do wyjaśniania struktur atomowych i związków między złożonymi cząsteczkami.
Magnetostatyka
Jest to badanie zjawisk fizycznych, w których stałe pola magnetyczne oddziałują w czasie, to znaczy zostały wytworzone przez prądy stacjonarne. Obejmuje to przyciąganie magnesu i elektromagnesu do żelaza i różnych metali. Zjawiska powstające w tym obszarze charakteryzują się powstawaniem pola magnetycznego wokół namagnesowanego ciała, które stopniowo traci intensywność wraz z odległością.
Co to są fale elektromagnetyczne
Są to fale, które nie potrzebują ośrodka materialnego do swojej propagacji, dzięki czemu mogą podróżować w próżni i ze stałą prędkością 299 792 kilometrów na sekundę. Kilka przykładów tego typu fal to światło, mikrofale, promieniowanie rentgenowskie oraz transmisje telewizyjne i radiowe.
Promieniowanie widma elektromagnetycznego przedstawia dyfrakcję (odchylenie przy uzyskaniu nieprzezroczystego obiektu) i interferencję (superpozycję fal), które są typowymi właściwościami ruchu fal.
Zastosowanie fal elektromagnetycznych wywarło silny wpływ na świat telekomunikacji, umożliwiając komunikację bezprzewodową za pomocą fal radiowych.
Co to jest promieniowanie elektromagnetyczne
Jest to propagacja oscylujących cząstek elektrycznych i magnetycznych, w których każda z nich wytwarza pole (elektryczne i magnetyczne). To promieniowanie wytwarza fale, które mogą rozprzestrzeniać się w powietrzu i próżni: fale elektromagnetyczne.
