Elektromagnetismus je síla nejdůležitější, protože spolu s gravitační, silnou nukleární a slabá nukleární je součástí základních sil vesmíru, což jsou ty, které nemohou být vysvětleny v podmínkách více základních sil. Tato síla ovlivňuje pouze těla nabitá elektřinou a je zodpovědná za chemické a fyzikální transformace atomů a molekul. Elektromagnetismus je přítomen denně, a to jak v přírodních, tak v umělých jevech.
Co je elektromagnetismus
Obsah
Když mluvíme o termínu elektromagnetismus ve fyzice, vztahuje se na spojení elektrických a magnetických jevů, jakož i na interakci obou sil. To má vliv na kapaliny, plyny a pevné látky.
V přírodě má elektromagnetismus přítomnost v jevech, jako jsou rádiové vlny z Mléčné dráhy, infračervené záření z těl při pokojové teplotě, světlo, ultrafialové záření ze slunce, gama záření, severní světla a Austrálie, mimo jiné.
Na druhé straně je aplikace elektromagnetismu v každodenním životě různorodá. Tak je tomu v případě kompasu, jehož pohyb jehel je generován polárními magnetickými principy a elektrickými interakcí mechanismu a tření, které vzniká. Zvonek dveří, elektrická kytara, elektrický motor, transformátory, mikrovlnné trouby, pero pohony, mikrofony, letadla, digitální fotoaparáty, mobilní telefony, teploměry, desky, ultrazvukové přístroje, modemy, tomografy, jsou jedny z nejznámějších objektů, ve kterých k tomuto jevu dochází. a to v praktických aplikacích ilustruje, co je elektromagnetismus.
Co je elektromagnetické pole
Jedná se o fyzikální senzorické pole, ve kterém interagují elektrické částice produkované elektricky nabitými těly nebo objekty. V tomto poli existuje množství elektromagnetické energie. Abychom však koncept lépe porozuměli, je důležité pochopit, jak a proč se generuje elektrické pole a magnetické pole.
Elektrické pole probíhá, když jsou rozdíly napětí a čím vyšší je napětí, tím větší je pole. Toto je tedy prostor, kde působí elektrické síly. Znalost rozsahu elektrického pole umožní znát úroveň intenzity a to, co se stane s nábojem v určité části pole, bez ohledu na to, že neví, co to způsobuje.
Magnetické pole vychází z elektrických proudů a čím větší je proud, tím větší je pole. Je to agitace, kterou magnet produkuje v oblasti kolem sebe, jak na ni působí a jakým směrem. Představují jej siločáry, které vedou z vnějšku severního pólu k jižnímu pólu magnetu a dovnitř z jižního pólu k severnímu pólu. Uvedené čáry se nikdy neprotínají, takže se oddělují od sebe navzájem a od magnetu, rovnoběžně a tangenciálně ke směru pole v bodech.
Co je elektromagnetické spektrum
Jedná se o soubor elektromagnetických energií vln, to znamená veškerého elektromagnetického záření od těch s kratší vlnovou délkou (rentgenové záření, gama paprsky), ultrafialového záření, světla a infračerveného záření až po ty větší délka (rádiové vlny).
Spektrum objektu nebo tekutiny bude charakteristické rozdělení jeho elektromagnetického záření. Existuje teorie, že hranice nejkratší vlnové délky je přibližně Planckova délka (míra subatomové délky) a horní hranice dlouhé vlnové délky je velikost samotného vesmíru, i když spektrum je spojité a nekonečné.
Maxwellovy rovnice
James Maxwell dokázal formulovat elektromagnetickou teorii, zahrnující elektřinu, magnetismus a světlo jako různé výrazy stejného jevu. Tato hypotéza vyvinutá fyzikem se nazývala klasická teorie elektromagnetického záření.
Od starověku vědci a lidé fascinovaně sledovali elektromagnetické jevy, jako je elektrostatika, magnetismus a další projevy v tomto oboru, ale až v 19. století, kdy díky práci různých vědců dokázali vysvětlit část dílků, které tvořily hádanku elektromagnetismu, jak ji známe dnes.
Byl to Maxwell, kdo všechny sjednotil do čtyř rovnic: Gaussův zákon, Gaussův zákon pro magnetické pole, Faradayův zákon a zobecněný Ampereův zákon, který pomohl definovat, co je elektromagnetismus.
1. Gaussův zákon: popisuje, jak náboje ovlivňují elektrické pole, a stanoví, že tyto náboje jsou zdroji elektrického pole, pokud jsou kladné, nebo klesají, pokud jsou záporné. Proto mají podobné poplatky tendenci se navzájem odpuzovat a různé poplatky se navzájem přitahují. Tento zákon stejným způsobem stanoví, že elektrické pole bude s inverzí kvadratického zákona slabnout se vzdáleností (intenzita je nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti od středu původu), a získá jej geometrickými vlastnostmi.
2. Gaussův zákon magnetismu: uvádí, že v magnetickém poli neexistují ani zdroje, ani jímky, proto zde nejsou žádné magnetické náboje. Při absenci zdrojů a jímek se magnetické pole generované objekty musí uzavřít do sebe. Proto, pokud by byl magnet rozdělen na polovinu, magnetické pole se uzavře v oblasti, kde byl vyříznut, takže budou vytvořeny dva magnety se dvěma póly. To naznačuje, že monopoly na Zemi by byly nemožné.
3. Faradayův zákon: říká, že pokud se magnetické pole v průběhu času mění, aktivuje ho zavřením. Pokud se zvýší, elektrické pole bude orientováno ve směru hodinových ručiček a pokud se zmenší, bude orientováno v opačném směru. Je pak pravda, že nejen náboje a magnety mohou ovlivňovat pole, ale také navzájem v obou směrech.
V rámci tohoto zákona je pozorována elektromagnetická indukce, což je produkce elektrických proudů magnetickými poli, která se časem mění. Tento jev produkuje elektromotorickou sílu nebo napětí v těle vystaveném magnetickému poli a protože uvedený objekt je vodivý, vytváří se indukovaný proud.
4. Ampereův zákon: vysvětluje, že elektrické pole s pohyblivými náboji (elektrický proud) aktivuje magnetické pole uzavřením. Elektrický proud je velmi užitečný, protože s ním lze vytvářet umělé magnety průchodem uvedeného prvku cívkou as magnetickým polem, které způsobuje, že čím větší je intenzita proudu, tím více bude intenzita zesílena. intenzita magnetického pole. Tento typ magnetu se nazývá elektromagnet a většina magnetických polí na planetě se generuje tímto způsobem.
Větve elektromagnetismu
Abyste plně pochopili, co to je elektromagnetismus, musíte pochopit různé projevy těchto elektromagnetických jevů: elektrostatiku, magnetostatiku, elektrodynamiku a magnetismus.
Elektrostatika
Elektrostatika označuje studium elektromagnetických jevů, které vznikají v elektricky nabitých tělesech (má přebytek - kladný náboj - nebo nedostatek - záporný náboj - elektronů v atomech, které jej tvoří) v klidu.
Je známo, že pokud mají objekty nabité elektřinou přebytečné elektrony v atomech, které je tvoří, budou mít kladný náboj a budou mít záporný náboj, pokud budou mít nedostatek.
Tato těla na sebe vyvíjejí síly. Když je nabitý objekt vystaven poli náležejícímu jinému nabitému objektu, bude vystaven síle úměrné velikosti jeho náboje a síle pole v jeho místě. Polarita náboje rozhodne, zda bude síla přitažlivá (jsou-li odlišné) nebo odpudivá (jsou-li stejné). Elektrostatika je užitečná pro studium a pozorování elektrických bouří.
Magnetismus
Jde o jev, kterým se těla navzájem přitahují nebo odpuzují v závislosti na typu náboje, který mají. Všechny existující materiály budou více či méně ovlivněny podle jejich složení, ale jediným známým magnetem v přírodě je magnetit (což je minerál složený ze dvou oxidů železa a má vlastnost přitahovat železo, ocel a další subjekty).
Magnety mají dvě oblasti, kde se síly projevují větší velikostí, umístěné na koncích a nazývají se magnetické póly (severní a jižní).
Základní vlastností interakce mezi magnety je, že jejich póly se navzájem odpuzují, zatímco ty různé přitahují. Je tomu tak proto, že tento efekt souvisí s čarami magnetického pole (od severního pólu k jihu), a když se přiblíží dva protiklady, čáry skočí z jednoho pólu na druhý (dodržují se), tento účinek se zmenší, protože vzdálenost mezi těmito dvěma je větší; když se přiblíží dva stejné póly, čáry se začnou komprimovat směrem ke stejnému pólu, a pokud jsou stlačeny, čáry se rozšiřují, takže se oba magnety nemohou přiblížit a navzájem se odpuzovat.
Elektrodynamika
Studuje elektromagnetické jevy nabitých těles v pohybu a proměnných elektrických a magnetických polí. Uvnitř jsou tři subdivize: klasické, relativistické a kvantové.
- Klasika zahrnuje další efekty, jako je indukce a elektromagnetické záření, magnetismus a indukce a elektrický motor.
- Relativista stanoví, že když má pozorovatel pohybující se od svého referenčního rámce, bude měřit různé elektrické a magnetické účinky stejného jevu, protože ani elektrické pole, ani magnetická indukce se nechovají jako vektorové fyzikální veličiny.
- Kvantum popisuje interakci mezi bosony (částice, které nesou interakci) a fermiony (částice, které přenášejí hmotu), a používá se k vysvětlení atomových struktur a vztahů mezi složitými molekulami.
Magnetostatika
Jedná se o studium fyzikálních jevů, při nichž konstantní magnetická pole zasahují v čase, to znamená, že jsou vytvářeny stacionárními proudy. To zahrnuje přitažlivost magnetu a elektromagnetu na železo a různé kovy. Jevy produkované v této oblasti se vyznačují vytvořením magnetického pole kolem magnetizovaného těla, které ztrácí intenzitu se vzdáleností.
Co jsou elektromagnetické vlny
Jsou to vlny, které ke svému šíření nepotřebují hmotné médium, takže mohou cestovat vakuem a konstantní rychlostí 299 792 kilometrů za sekundu. Několik příkladů těchto typů vln je světlo, mikrovlny, rentgenové záření a televizní a rozhlasové vysílání.
Záření elektromagnetického spektra představuje difrakci (odchylku při získávání neprůhledného objektu) a interferenci (superpozici vln), což jsou typické vlastnosti vlnového pohybu.
Aplikace elektromagnetických vln měla silný dopad na svět telekomunikací tím, že umožnila bezdrátovou komunikaci prostřednictvím rádiových vln.
Co je elektromagnetické záření
Jde o šíření elektrických a magnetických částic, které oscilují, a kde každá z nich vytváří pole (elektrické a magnetické). Toto záření způsobuje vlny, které se mohou šířit vzduchem a vakuem: elektromagnetické vlny.
