Az elektromágnesesség a legfontosabb erő, mivel a gravitációs erővel együtt az erős és a gyenge atom az univerzum alapvető erőinek része, amelyek nem magyarázhatók alapvetőbb erőkkel. Ez az erő csak az elektromossággal töltött testeket érinti, és felelős az atomok és molekulák kémiai és fizikai átalakulásáért. Az elektromágnesesség mind a természeti, mind a mesterséges jelenségekben naponta jelen van.
Mi az elektromágnesesség
Tartalomjegyzék
Amikor a fizikában az elektromágnesesség kifejezésről beszélünk, az elektromos és mágneses jelenségek együttes működésére, valamint mindkét erő kölcsönhatására utal. Ez hatással van a folyadékokra, gázokra és szilárd anyagokra.
A természetben, az elektromágnesesség jelen van jelenségek, mint a rádióhullámok re a Tejút, az infravörös sugárzást szervek szobahőmérsékleten, fény, ultraibolya sugárzás a Nap, gamma-sugárzás, az északi fény és többek között az australes.
Másrészről az elektromágnesesség alkalmazása a mindennapi életben sokrétű. Ilyen az iránytű, amelynek tűinek mozgását a sarki mágneses elvek, az elektromosokat pedig a keletkező mechanizmus és súrlódás kölcsönhatása váltja ki. A csengő, az elektromos gitár, az elektromos motor, a transzformátorok, a mikrohullámú sütők, a pendrive-ok, a mikrofonok, a repülőgépek, a digitális fényképezőgépek, a mobiltelefonok, a hőmérők, a lemezek, az ultrahangos gépek, a modemek, a tomográfok a legismertebb tárgyak, amelyekben ez a jelenség lejátszódik. és ez a gyakorlati alkalmazásokban példázza, mi is az elektromágnesesség.
Mi az elektromágneses mező
Ez egy fizikai érzékelési mező, amelyben az elektromosan töltött testek vagy tárgyak által előállított elektromos részecskék kölcsönhatásba lépnek. Ezen a területen van egy bizonyos mennyiségű elektromágneses energia. De a koncepció jobb megértéséhez fontos megérteni, hogyan és miért keletkezik az elektromos mező és a mágneses mező.
Az elektromos mező akkor fordul elő, ha feszültségkülönbségek vannak, és minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb a mező. Ez tehát az a hely, ahol elektromos erők hatnak. Az elektromos tér hatókörének ismerete lehetővé teszi az intenzitás szintjének és a mező bizonyos részén történő töltéssel történő ismeretének ismeretét, függetlenül attól, hogy nem tudja, mi okozza azt.
A maga részéről a mágneses mező elektromos áramokból származik, és minél nagyobb az áram, annál nagyobb a mező. Az a izgatás, amelyet a mágnes a körülötte lévő régióban produkál, hogyan hat rá és milyen irányban. Olyan mezõvonalak képviselik, amelyek az északi pólus külsõ felõl a mágnes déli pólusáig, belül pedig a déli pólustól az északi pólusig mennek. Az említett vonalak soha nem keresztezik egymást, ezért elválnak egymástól és a mágnestől, párhuzamosan és érintőlegesen a mező irányához a pontokban.
Mi az elektromágneses spektrum
Ez a hullámok elektromágneses energiájának összessége, vagyis az összes elektromágneses sugárzás, a rövidebb hullámhosszúaktól (röntgensugarak, gammasugarak), ultraibolya sugárzástól, fény- és infravörös sugárzásoktól a nagyobbakig. hossza (rádióhullámok).
Egy tárgy vagy folyadék spektruma lesz az elektromágneses sugárzás jellegzetes eloszlása. Van egy elmélet, amely szerint a legrövidebb hullámhossz határértéke megközelítőleg a Planck-hosszúság (a szubatomi hosszúság mértéke), a hosszú hullámhossz felső határa pedig maga a világegyetem nagysága, annak ellenére, hogy a spektrum folyamatos és végtelen.
Maxwell-egyenletek
James Maxwellnek sikerült megfogalmaznia az elektromágneses elméletet, amely magában foglalja az elektromosságot, a mágnesességet és a fényt, mint ugyanazon jelenség különböző kifejezéseit. Ezt a fizikus által kidolgozott hipotézist az elektromágneses sugárzás klasszikus elméletének nevezték.
Az ókortól kezdve a tudósok és az emberek elbűvölő elektromágneses jelenségeket figyeltek meg, például elektrosztatikát, mágnesességet és egyéb ezen a területen megnyilvánuló megnyilvánulásokat, de csak a 19. században tudták megmagyarázni a különböző tudósok munkájának köszönhetően az elektromágnesesség ma ismert rejtvényét alkotó darabok egy része.
Maxwell volt az, aki négy egyenletben egyesítette őket: Gauss-törvény, Gauss-törvény a mágneses mezőre, Faraday-törvény és az általánosított Ampère-törvény, amelyek segítettek meghatározni, mi is az elektromágnesesség.
1. Gauss-törvény: leírja, hogy a töltések hogyan befolyásolják az elektromos teret, és megállapítja, hogy ezek a töltések elektromos erőforrások, amennyiben pozitívak, vagy ugyanolyan süllyedők, ha negatívak. Ezért, mint a töltések, általában taszítják egymást, és a különböző díjak vonzzák egymást. Ez a törvény ugyanúgy megállapítja, hogy az elektromos tér a fordított másodfokú törvény alapján a távolsággal gyengül (az intenzitás fordítottan arányos a származási középpont távolságának négyzetével), és geometriai tulajdonságokkal ruházza fel.
2. Gauss-féle mágnesességi törvény: kimondja, hogy sem források, sem süllyedők nem léteznek a mágneses mezőben, ezért nincsenek mágneses töltések. Források és mosogatók hiányában a tárgyak által létrehozott mágneses mezőknek be kell záródniuk magukban. Éppen ezért, ha egy mágnest kettéválasztanánk, a mágneses mező bezárul azon a területen, ahol levágták, így két mágnes jön létre, két-két pólussal. Ez arra utal, hogy a földi monopóliumok lehetetlenek lennének.
3. Faraday-törvény: azt mondja, hogy ha a mágneses tér idővel megváltozik, ez bezáródással aktiválja azt. Ha növekszik, akkor az elektromos mező az óramutató járásával megegyező irányba, és ha csökken, akkor az ellenkező irányba. Akkor igaz, hogy nemcsak a töltések és a mágnesek befolyásolhatják a mezőket, hanem egymást is, mindkét irányban.
Ezen a törvényen belül elektromágneses indukció figyelhető meg, amely az időtől függően változó mágneses mezők által előállított elektromos áramokat jelenti. Ez a jelenség elektromotoros erőt vagy feszültséget eredményez a mágneses mezőnek kitett testben, és mivel az említett tárgy vezetőképes, az indukált áram keletkezik.
4. Ampère-törvény: elmagyarázza, hogy a mozgó töltésekkel (elektromos árammal) rendelkező elektromos mező bezárással aktiválja a mágneses teret. Az elektromos áram nagyon hasznos, mivel vele mesterséges mágnesek hozhatók létre azáltal, hogy az elemet tekercsen vezetik át, és mágneses mezővel rendelkeznek, ami azt eredményezi, hogy minél nagyobb az áram intenzitása, annál inkább felerősödik az energia. mágneses tér intenzitása. Ezt a típusú mágnest elektromágnesnek nevezik, és a bolygón a legtöbb mágneses mező így keletkezik.
Az elektromágnesesség ágai
Az elektromágnesesség teljes megértéséhez meg kell értenünk ezeknek az elektromágneses jelenségeknek a különböző megnyilvánulásait: elektrosztatika, magnetosztatika, elektrodinamika és mágnesség.
Elektrosztatika
Az elektrosztatika az elektromágneses jelenségek vizsgálatára utal, amelyek elektromosan töltött testekben keletkeznek (felesleges - pozitív töltés - vagy hiányzik - negatív töltésük van az elektronokat az alkotó atomokban) nyugalmi állapotban vannak.
Ismeretes, hogy ha az elektromossággal feltöltött tárgyak elektronjai feleslegben vannak az őket alkotó atomokban, akkor pozitív töltésük lesz, és negatív töltésük lesz, ha hiányosak.
Ezek a testek erővel hatnak egymásra. Ha egy feltöltött tárgyat egy másik, töltött tárgyhoz tartozó mezőnek vetünk alá, akkor a töltésének és a helyén lévő mező nagyságával arányos erőnek lesz kitéve. A töltés polaritása eldönti, hogy az erő vonzó lesz-e (ha különbözik) vagy visszataszító (ha azonos). Az elektrosztatika hasznos az elektromos viharok tanulmányozásához és megfigyeléséhez.
A mágnesesség
Ez az a jelenség, amellyel a testek vonzzák vagy taszítják egymást, a töltés típusától függően. Az összes létező anyag összetételének megfelelően többé-kevésbé befolyásolható lesz, de a természetben egyetlen ismert mágnes a magnetit (amely két vasoxidból álló ásványi anyag, és vonzza a vasat, az acélt és más szervek).
A mágneseknek két olyan területe van, ahol az erők nagyobb nagyságrendűek, a végükön helyezkednek el, és mágneses pólusoknak nevezzük őket (észak és dél).
A mágnesek közötti kölcsönhatás alapvető tulajdonsága, hogy hasonló pólusaik taszítják egymást, míg a különböző vonzza őket. Ez azért van, mert ez a hatás kapcsolódik a mágneses mező vonalakhoz (az északi pólustól délig), és amikor két ellentét közeledik, a vonalak egyik pólusról a másikra ugranak (tapadnak), ez a hatás csökken, mivel a távolság a kettő között nagyobb; Amikor két egyenlő pólus közeledik, a vonalak ugyanazon pólus felé kezdenek összenyomódni, és ha összenyomódnak, akkor a vonalak tágulnak, így mindkét mágnes nem tud közelíteni és taszítani egymást.
Elektrodinamika
A mozgásban lévő töltött testek , valamint a változó elektromos és mágneses mezők elektromágneses jelenségeit tanulmányozza. Ezen belül három felosztás van: a klasszikus, a relativisztikus és a kvantum.
- A klasszikus egyéb effektusokat tartalmaz, például az indukciót és az elektromágneses sugárzást, a mágnesességet, valamint az indukciót és az elektromos motort.
- A relativista megállapítja, hogy miután egy megfigyelő elmozdult a referenciakeretéből, meg fogja mérni ugyanazon jelenség különböző elektromos és mágneses hatásait, mivel sem az elektromos mező, sem a mágneses indukció nem viselkedik vektor fizikai mennyiségként.
- A Quantum leírja a bozonok (az interakciót hordozó részecskék) és a fermionok (az anyagot hordozó részecskék) kölcsönhatását, és az összetett molekulák közötti atomszerkezetek és kapcsolatok elmagyarázatára szolgál.
Magnetosztika
Olyan fizikai jelenségek tanulmányozása, amelyekben az állandó mágneses mezők időben beavatkoznak, vagyis azokat álló áramok hozzák létre. Ez magában foglalja azt a vonzerőt, amelyet a mágnes és az elektromágnes a vason és a különböző fémeken mutat. Az ezen a területen keletkező jelenségeket az jellemzi, hogy a mágnesezett test körül mágneses mező jön létre, amely a távolságtól elveszíti az intenzitást.
Mik azok az elektromágneses hullámok
Ezek olyan hullámok, amelyeknek nincs szükségük anyagi közegre a terjedésükhöz, ezért vákuumban és állandó 299 792 kilométer / másodperc sebességgel haladhatnak. Az ilyen típusú hullámokra számos példa a fény, a mikrohullám, a röntgensugárzás, valamint a televízió- és rádióadások.
Az elektromágneses spektrum sugárzása diffrakciót mutat (eltérés egy átlátszatlan objektum megszerzésénél) és interferenciát (a hullámok egymásra helyezése), amelyek a hullámmozgás jellemző tulajdonságai.
Az elektromágneses hullámok alkalmazása erős hatással volt a távközlés világára azáltal, hogy rádióhullámokon keresztül lehetővé tette a vezeték nélküli kommunikációt.
Mi az elektromágneses sugárzás
Ez az oszcilláló elektromos és mágneses részecskék terjedése, és ezek mindegyike teret (elektromos és mágneses) generál. Ez a sugárzás olyan hullámokat eredményez, amelyek a levegőn és a vákuumon keresztül terjedhetnek: elektromágneses hullámok.
