В електромагнетизма е сила, от най-важните, тъй като заедно с гравитационното, силна ядрена и малката ядрена е част от основните сили във Вселената, които са тези, които не може да се обясни от гледна точка на по-основни сили. Тази сила засяга само тела, заредени с електричество, и е отговорна за химичните и физическите трансформации на атомите и молекулите. Електромагнетизмът присъства ежедневно, както в природните, така и в изкуствените явления.
Какво е електромагнетизъм
Съдържание
Когато говорим за термина електромагнетизъм във физиката, той се отнася до свързването на електрически и магнитни явления, както и взаимодействието на двете сили. Това има ефект върху течности, газове и твърди вещества.
В природата електромагнетизмът присъства във явления като радиовълни от Млечния път, инфрачервено лъчение от тела със стайна температура, светлина, ултравиолетово лъчение от Слънцето, гама лъчение, северното сияние и australes, наред с други.
От друга страна, приложението на електромагнетизма в ежедневието е разнообразно. Такъв е случаят с компаса, чието движение на иглите се генерира от полярните магнитни принципи, а електрическите от взаимодействието на механизма и триенето, които произхождат. Камбаната, електрическата китара, електродвигателят, трансформатори, микровълни, висящи устройства, микрофони, самолети, цифрови фотоапарати, клетъчни телефони, термометри, плочи, ултразвукови машини, модеми, томографи, са едни от най-известните обекти, в които се случва това явление и това в практически приложения илюстрира какво е електромагнетизъм.
Какво е електромагнитното поле
Това е физическо сензорно поле, в което електрическите частици, произведени от електрически заредени тела или предмети, си взаимодействат. В такова поле има количество електромагнитна енергия. Но за да разберем по-добре концепцията, е важно да разберем как и защо се генерират електрическото поле и магнитното поле.
Електрическото поле се осъществява, когато има разлики в напрежението и колкото по-високо е напрежението, толкова по-голямо е полето. Тогава това е пространството, в което действат електрическите сили. Познаването на обхвата на електрическото поле ще позволи да се знае нивото на интензитета и какво се случва със заряд в определена част от полето, независимо от това, че не се знае какво го причинява.
От своя страна магнитното поле произхожда от електрически токове и колкото по-голям е токът, толкова по-голямо е полето. Това е вълнението, което магнитът предизвиква в района около него, как му влияе и в каква посока. Представен е от полеви линии, които преминават от външната страна на северния полюс към южния полюс на магнита, и отвътре от южния полюс към северния полюс. Споменатите линии никога няма да се пресичат, така че те се отделят една от друга и от магнита, успоредни и тангенциални на посоката на полето в точките.
Какво представлява електромагнитният спектър
Това е съвкупността от електромагнитни енергии на вълните, т.е. всички електромагнитни лъчения, вариращи от тези с по-малка дължина на вълната (рентгенови лъчи, гама лъчи), ултравиолетово лъчение, светлина и инфрачервено лъчение до тези с по-голяма дължина (радиовълни).
Спектърът на обект или течност ще бъде характерното разпределение на неговото електромагнитно излъчване. Съществува теория, че границата на най-късата дължина на вълната е приблизително дължината на Планк (мярка за субатомна дължина), а горната граница на дължината на вълната е размерът на самата Вселена, въпреки че спектърът е непрекъснат и безкраен.
Уравнения на Максуел
Джеймс Максуел успя да формулира електромагнитната теория, включително електричество, магнетизъм и светлина като различни изрази на едно и също явление. Тази хипотеза, разработена от физика, се нарича Класическа теория на електромагнитното излъчване.
Още от древни времена учените и хората наблюдавали с очарование електромагнитни явления, като електростатика, магнетизъм и други прояви в тази област, но едва през 19-ти век, когато благодарение на работата на различни учени, те били в състояние да обяснят част от парчетата, съставили пъзела на електромагнетизма, както е известен днес.
Именно Максуел ги обедини в четири уравнения: Закон на Гаус, Закон на Гаус за магнитното поле, Закон на Фарадей и обобщен закон на Ампер, които помогнаха да се определи какво е електромагнетизъм.
1. Законът на Гаус: описва как зарядите влияят на електрическото поле и установява, че тези заряди са източници на електрическо поле, стига да са положителни, или потъват от него, ако са отрицателни. Следователно, като зарядите са склонни да се отблъскват, а различните заряди са склонни да се привличат. Този закон по същия начин установява, че електрическото поле ще отслабва с разстояние по обратния квадратичен закон (интензитетът е обратно пропорционален на квадрата на разстоянието от центъра на произхода) и ще го надарява с геометрични свойства.
2. Законът на Магнетизъм на Гаус: гласи, че в магнитното поле не съществуват нито източници, нито мивки, следователно няма магнитни заряди. При липса на източници и мивки, магнитните полета, генерирани от обекти, трябва да се затварят в себе си. Ето защо, ако магнитът е разделен наполовина, магнитното поле ще се затвори в областта, където е бил отрязан, така че ще бъдат създадени два магнита с по два полюса. Това предполага, че монополите на земята биха били невъзможни.
3. Законът на Фарадей: той казва, че ако магнитното поле се промени с течение на времето, това ще го активира чрез затваряне. Ако се увеличи, електрическото поле ще бъде ориентирано по посока на часовниковата стрелка, а ако намалее, ще бъде ориентирано в обратна посока. Тогава е вярно, че не само зарядите и магнитите могат да влияят на полетата, но и взаимно, и в двете посоки.
В рамките на този закон се наблюдава електромагнитна индукция, която представлява производството на електрически токове от магнитни полета, които варират във времето. Това явление произвежда електродвижеща сила или напрежение в тяло, изложено на магнитно поле и, тъй като споменатият обект е проводим, се произвежда индуцираният ток.
4. Законът на Ампер: обяснява, че електрическо поле с движещи се заряди (електрически ток) активира магнитното поле чрез затваряне. Електрическият ток е много полезен, тъй като с него могат да се създадат изкуствени магнити чрез преминаване на споменатия елемент през намотка и с магнитно поле, което води до това, че колкото по-голяма е интензивността на тока, толкова повече интензивността ще бъде усилена. интензивност на магнитното поле. Този тип магнит се нарича електромагнит и повечето магнитни полета на планетата се генерират по този начин.
Клонове на електромагнетизма
За да разберем напълно какво е електромагнетизъм, трябва да разберем различните прояви в тези електромагнитни явления: електростатиката, магнитостатиката, електродинамиката и магнетизма.
Електростатика
Електростатиката се отнася до изследване на електромагнитни явления, които произхождат от електрически заредени тела (има излишък - положителен заряд - или липса - отрицателен заряд - на електрони в атомите, които го съставят) в покой.
Известно е, че ако обектите, заредени с електричество, имат излишни електрони в атомите, които ги съставят, тогава те ще имат положителен заряд и ще имат отрицателен заряд, когато им липсва.
Тези тела упражняват сили един върху друг. Когато зареден обект е подложен на поле, принадлежащо на друг зареден обект, той ще бъде подложен на сила, пропорционална на големината на неговия заряд и тази на полето в неговото местоположение. Полярността на заряда ще реши дали силата ще бъде привлекателна (когато са различни) или отблъскваща (когато са еднакви). Електростатиката е полезна за изследване и наблюдение на електрически бури.
Магнетизмът
Това е явлението, при което телата се привличат или отблъскват взаимно в зависимост от вида на заряда, който имат. Всички съществуващи материали ще бъдат малко или много повлияни според техния състав, но единственият известен в природата магнит е магнетитът (който е минерал, съставен от два железни оксида и има свойството да привлича желязо, стомана и други тела).
Магнитите имат две области, където силите се проявяват с по-голяма величина, разположени в крайностите и се наричат магнитни полюси (север и юг).
Основното свойство на взаимодействието между магнитите е, че техните подобни полюси се отблъскват, докато различните се привличат. Това е така, защото този ефект е свързан с линиите на магнитното поле (от северния полюс към южния) и когато две противоположности се приближат, линиите прескачат от единия полюс към другия (прилепват), този ефект ще намалее, тъй като разстоянието между двете е по-голямо; когато два равни полюса се приближат, линиите започват да се компресират към един и същ полюс и ако са компресирани, линиите се разширяват, така че и двата магнита не могат да се приближат и отблъснат един от друг.
Електродинамика
Той изучава електромагнитните явления на заредени тела в движение и на променливи електрически и магнитни полета. В него има три подразделения: класическото, релативисткото и квантовото.
- Класиката включва други ефекти, като индукция и електромагнитно излъчване, магнетизъм и индукция и електрически двигател.
- Релативистът установява, че ако има наблюдател, който се движи от референтната си рамка, той ще измерва различни електрически и магнитни ефекти на едно и също явление, тъй като нито електрическото поле, нито магнитната индукция се държат като векторни физически величини.
- Quantum описва взаимодействието между бозони (частици, които носят взаимодействието) и фермиони (частици, които носят материя) и се използва за обяснение на атомните структури и връзките между сложните молекули.
Магнитостатици
Това е изследването на физическите явления, при които постоянните магнитни полета се намесват във времето, тоест те са произведени от стационарни токове. Това включва привличането, което магнитът и електромагнитът имат върху желязото и различните метали. Явленията, произведени в тази област, се характеризират със създаването на магнитно поле около магнетизираното тяло, което постепенно губи интензивност с разстояние.
Какво представляват електромагнитните вълни
Те са вълни, които не се нуждаят от материална среда за разпространението си, така че те могат да пътуват през вакуум и с постоянна скорост от 299 792 километра в секунда. Няколко примера за тези видове вълни са светлина, микровълни, рентгенови лъчи и телевизионни и радиопредавания.
Излъчванията на електромагнитния спектър представляват дифракция (отклонение при получаване на непрозрачен обект) и интерференция (суперпозиция на вълни), които са типичните свойства на вълновото движение.
Прилагането на електромагнитни вълни оказа силно въздействие върху света на телекомуникациите, като направи безжичната комуникация възможна чрез радиовълни.
Какво е електромагнитно излъчване
Това е разпространението на електрически и магнитни частици, които трептят и където всяка от тях генерира поле (електрическо и магнитно). Това излъчване причинява вълни, които могат да се разпространяват във въздуха и вакуума: електромагнитни вълни.
