Forholdet mellom elektrisitet og magnetisme

Elektrisitet og magnetisme er uavhengige naturfenomener, men når de samhandler genererer de en kraft som kalles den elektromagnetiske kraften og utgjør elektromagnetisme , en grunnleggende fysikkdisiplin i studiet av ulike naturfenomener. Sammen med gravitasjonskraften forklarer elektromagnetiske krefter de makroskopiske fenomenene i hverdagen. De er for eksempel ansvarlige for at interaksjonene mellom atomer danner molekyler og forbindelser. Andre grunnleggende naturkrefter er kjernekreftene , de svake og de sterke , som styrer radioaktivt forfall og dannelsen av atomkjerner.

Elektrisitet og magnetisme er grunnleggende fenomener for å forstå verden rundt oss; La oss se nedenfor en grunnleggende beskrivelse av hver av dem.

Elektrisitet

Elektrisitet er et fenomen som stammer fra stasjonære eller bevegelige elektriske ladninger . Disse elektriske ladningene kan assosieres med en elementær partikkel, et elektron (som har en negativ ladning), et proton (som har en positiv ladning), et ion eller ethvert legeme som har en ubalanse av positive og negative ladninger, og har dermed et netto elektrisk ladning. Positive og negative ladninger tiltrekker hverandre (for eksempel trekkes protoner til elektroner), mens ladninger med samme fortegn frastøter hverandre (for eksempel frastøter protoner andre protoner og elektroner frastøter andre elektroner). 

Eksempler på elektrisitet som vi kan finne i hverdagen er lyn som oppstår under storm, elektrisk strøm fra en stikkontakt eller et batteri, og statisk elektrisitet. Enhetene for hovedparametrene knyttet til elektrisitet, definert av det internasjonale systemet med SI-enheter, er ampere ( A ) for elektrisk strøm, coulomb ( C ) for elektrisk ladning, volt ( V ) for potensialforskjellen, ohm eller ohm ( Ω ) for elektrisk motstand, og watt ( W ) for effekt. En stasjonær punktladning genererer et elektrisk felt, men hvis ladningen er i bevegelse genererer den også et magnetisk felt.

Magnetismen

Magnetisme er definert som det fysiske fenomenet som produseres av bevegelsen av en elektrisk ladning. På den annen side kan et magnetfelt indusere bevegelse av ladede partikler ved å generere en elektrisk strøm. En elektromagnetisk bølge (som lys, for eksempel) har en elektrisk feltkomponent og en magnetisk feltkomponent. Elektromagnetiske bølger er tverrgående bølger; de to komponentene i bølgen beveger seg i samme retning, men deres elektriske og magnetiske komponenter er orientert vinkelrett på bølgeretningen, og også vinkelrett på hverandre.

I likhet med elektrisitet produserer magnetisme tiltrekning og frastøting mellom objekter. Selv om elektriske fenomener er basert på eksistensen av positive og negative ladninger, er magnetiske monopoler ikke kjent. Magnetfeltet som genereres av en hvilken som helst partikkel eller gjenstand har to tiltrekningspoler, den ene kalt nordpolen og den andre kalt sørpolen, og assimilerer dem til orienteringen til jordens magnetfelt. Som poler av et magnetfelt generert av en magnet frastøter hverandre (for eksempel frastøter nordpolen nordpolen), mens motsatte poler tiltrekker hverandre (nordpolen og sørpolen tiltrekker hverandre).

Noen kjente eksempler på magnetisme er justeringen av en kompassnål med jordas magnetfelt, tiltrekning og frastøting av magneter, og feltet observert rundt en elektromagnet. Hver elektrisk ladning i bevegelse genererer et magnetfelt, så elektronene til atomene når de går i bane rundt kjernen genererer et magnetfelt. Forskyvningen av elektroner knyttet til en elektrisk strøm genererer også magnetiske felt rundt ledende ledninger. Datalagringsharddisker og høyttalere bruker også magnetiske felt for å operere. Enhetene til noen av hovedparametrene knyttet til magnetisme, definert av det internasjonale systemet med SI-enheter, er teslaen ( T) for magnetisk flukstetthet, Weber ( Wb ) for magnetisk fluks, og Henry ( H ) for induktans.

elektromagnetisme

Ordet elektromagnetisme kommer fra en kombinasjon av de greske ordene  elektron , som betyr rav, og  magnetis lithos , som betyr magnesiumstein, som er en magnetisk jernmalm. I antikkens Hellas var de kjent med elektrisitet og magnetisme, men betraktet dem som separate fenomener.

De teoretiske grunnlagene for elektromagnetisme ble avslørt av James Clerk Maxwell i boken  A Treatise on Electricity and Magnetism .) publisert i 1873. I avhandlingen avslørte Maxwell den matematiske strukturen til elektromagnetisme i tjue ligninger, kondensert til fire ligninger med partielle deriverte. Maxwells teori ble støttet av eksperimentelle bevis. Når det gjelder elektriske ladninger, observerte han at like ladninger frastøter hverandre og forskjellige elektriske ladninger tiltrekker hverandre; Kraften til tiltrekning eller frastøting mellom elektriske ladninger er omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden mellom dem. Når det gjelder de magnetiske polene, eksisterer de alltid som nord-sør-par; Som poler frastøter hverandre og i motsetning til poler tiltrekker seg.

De eksperimentelle bevisene som støttet Maxwells teori om forholdet mellom elektrisitet og magnetisme har to elementer. En første observasjon slår fast at en elektrisk strøm som sirkulerer i en leder genererer et magnetfelt rundt kabelen. Retningen til magnetfeltet, med klokken til mot klokken, avhenger av strømmens retning. Dette kan bestemmes med høyrehåndsregelen; Ved ideelt sett å vikle høyre hånd rundt ledningen ved å legge tommelen i retning av strømmen, følger retningen til magnetfeltet retningen til de andre fingrene. På den annen side induserer bevegelsen av en lukket elektrisk leder i form av en sløyfe eller sløyfe i et magnetfelt en elektrisk strøm i ledningen. Strømretningen avhenger av bevegelsesretningen.

Kilder

• Hunt, Bruce J. (2005). Maxewllians . Cornell: Cornell University Press. side 165 og 166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Mengder, enheter og symboler i fysisk kjemi , andre utgave, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. side 14 og 15.
• Ravaioli, Fawwaz T. Ulaby, Eric Michielssen, Umberto (2010). Grunnleggende om anvendt elektromagnetikk  (sjette utgave). Boston: Prentice Hall. side 13. ISBN 978-0-13-213931-1.