Tabla de Contenidos
Електричеството и магнетизмът са независими природни явления, но когато си взаимодействат, те генерират сила, наречена електромагнитна сила , и представляват електромагнетизма , основна физична дисциплина в изучаването на различни природни явления. Заедно с гравитационната сила , електромагнитните сили обясняват макроскопичните явления на ежедневието. Те са отговорни, например, за взаимодействията между атомите за образуване на молекули и съединения. Други фундаментални сили на природата са ядрените сили , слабите и силните , които управляват радиоактивния разпад и образуването на атомни ядра.
Електричеството и магнетизмът са основни явления за разбиране на света около нас; Нека видим по-долу основно описание на всеки от тях.
Електричество
Електричеството е явление, което произлиза от неподвижни или движещи се електрически заряди . Тези електрически заряди могат да бъдат свързани с елементарна частица, електрон (който има отрицателен заряд), протон (който има положителен заряд), йон или всяко тяло, което има дисбаланс на положителни и отрицателни заряди, като по този начин има мрежа електрически заряд. Положителните и отрицателните заряди се привличат взаимно (например протоните се привличат към електроните), докато зарядите с еднакъв знак се отблъскват взаимно (например протоните отблъскват други протони и електроните отблъскват други електрони).
Примери за електричество, което можем да намерим в ежедневието си, са мълния, която се появява по време на буря, електрически ток от контакт или батерия и статично електричество. Единиците на основните параметри, свързани с електричеството, определени от международната система от единици SI, са ампер ( A ) за електрически ток, кулон ( C ) за електрически заряд, волт ( V ) за разликата на потенциала, ом или ом ( Ω ) за електрическо съпротивление и ват ( W ) за мощност. Стационарен точков заряд генерира електрическо поле, но ако зарядът е в движение, той генерира и магнитно поле.
Магнетизмът
Магнетизмът се определя като физическо явление, произведено от движението на електрически заряд. От друга страна, магнитното поле може да предизвика движението на заредени частици чрез генериране на електрически ток. Електромагнитната вълна (като светлината например) има компонент на електрическо поле и компонент на магнитно поле. Електромагнитните вълни са напречни вълни; двата компонента на вълната се движат в една и съща посока, но техните електрически и магнитни компоненти са ориентирани перпендикулярно на посоката на вълната, а също и перпендикулярни един на друг.
Подобно на електричеството, магнетизмът предизвиква привличане и отблъскване между обектите. Въпреки че електрическите явления се основават на съществуването на положителни и отрицателни заряди, магнитните монополи не са известни. Магнитното поле, генерирано от всяка частица или обект, има два полюса на привличане, единият се нарича северен полюс, а другият се нарича южен полюс, като ги асимилира с ориентацията на магнитното поле на Земята. Подобно на полюсите на магнитно поле, генерирано от магнит, се отблъскват (например северният полюс отблъсква северния полюс), докато противоположните полюси се привличат (северният и южният полюс се привличат).
Някои познати примери за магнетизъм са подравняването на стрелка на компаса спрямо магнитното поле на Земята, привличането и отблъскването на магнитите и полето, наблюдавано около електромагнит. Всеки електрически заряд в движение генерира магнитно поле, така че електроните на атомите, когато обикалят около ядрото, генерират магнитно поле. Изместването на електрони, свързано с електрически ток, също генерира магнитни полета около проводящи проводници. Твърдите дискове за съхранение на компютърни данни и високоговорителите също използват магнитни полета за работа. Единиците на някои от основните параметри, свързани с магнетизма, определени от международната система от единици SI, са тесла ( T) за плътност на магнитния поток, Weber ( Wb ) за магнитен поток и Henry ( H ) за индуктивност.
електромагнетизъм
Думата електромагнетизъм идва от комбинация от гръцките думи elektron , което означава кехлибар, и magnetis lithos , което означава магнезиев камък, който е магнитна желязна руда. В древна Гърция са били запознати с електричеството и магнетизма, но са ги смятали за отделни явления.
Теоретичните основи на електромагнетизма бяха изложени от Джеймс Клерк Максуел в книгата „ Трактат за електричеството и магнетизма“ .), публикуван през 1873 г. В трактата Максуел излага математическата структура на електромагнетизма в двадесет уравнения, съкратени в четири уравнения с частни производни. Теорията на Максуел беше подкрепена от експериментални доказателства. По отношение на електрическите заряди той забеляза, че еднаквите заряди се отблъскват взаимно, а различните електрически заряди се привличат; Силата на привличане или отблъскване между електрическите заряди е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Що се отнася до магнитните полюси, те винаги съществуват като двойки север-юг; Еднаквите полюси се отблъскват и за разлика от полюсите се привличат.
Експерименталните доказателства, които подкрепят теорията на Максуел за връзката между електричеството и магнетизма, имат два елемента. Първото наблюдение установява, че електрически ток, циркулиращ в проводник, генерира магнитно поле около кабела. Посоката на магнитното поле, по посока на часовниковата стрелка до обратно, зависи от посоката на тока. Това може да се определи с правилото на дясната ръка; Като идеално увиете дясната си ръка около жицата, като поставите палеца си по посока на тока, посоката на магнитното поле следва посоката на другите ви пръсти. От друга страна, движението на затворен електрически проводник под формата на контур или контур в магнитно поле индуцира електрически ток в проводника. Посоката на тока зависи от посоката на движение.
Източници
- Хънт, Брус Дж. (2005). Максеулианците . Cornell: Cornell University Press. стр. 165 и 166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
- Международен съюз по чиста и приложна химия (1993 г.). Количества, единици и символи във физическата химия , второ издание, Оксфорд: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. страници 14 и 15.
- Ravaioli, Fawwaz T. Ulaby, Eric Michielssen, Umberto (2010). Основи на приложната електромагнетика (шесто издание). Бостън: Prentice Hall. страница 13. ISBN 978-0-13-213931-1.
