Электромагнетизм является сила наиболее важным, так как наряду с гравитационным, сильным ядерным и слабым ядерным является частью основных сил Вселенной, которые являются те, которые не могут быть объяснены с точки зрения более основных сил. Эта сила действует только на тела, заряженные электричеством, и отвечает за химические и физические превращения атомов и молекул. Электромагнетизм присутствует ежедневно, как в естественных, так и в искусственных явлениях.
Что такое электромагнетизм
Содержание
Когда мы говорим о термине электромагнетизм в физике, он означает сочетание электрических и магнитных явлений, а также взаимодействие обеих сил. Это влияет на жидкости, газы и твердые тела.
В природе, электромагнетизм имеет присутствие в таких явлениях, как радиоволны от Млечного Пути, инфракрасного излучения тел при комнатной температуре, свет, ультрафиолетовое излучение от Солнца, гамма - излучения, северного сияния и австралийский, среди других.
С другой стороны, применение электромагнетизма в повседневной жизни разнообразно. Так обстоит дело с компасом, движение стрелок которого создается полярными магнитными принципами, а электрические - взаимодействием механизма и возникающего трения. Колокол, электрогитара, электродвигатель, трансформаторы, микроволновые печи, флешки, микрофоны, самолеты, цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны, термометры, пластины, ультразвуковые аппараты, модемы, томографы - вот одни из самых известных объектов, в которых происходит это явление. и это в практических приложениях иллюстрирует, что такое электромагнетизм.
Что такое электромагнитное поле
Это физическое сенсорное поле, в котором взаимодействуют электрические частицы, произведенные электрически заряженными телами или объектами. В таком поле присутствует определенное количество электромагнитной энергии. Но чтобы лучше понять концепцию, важно понять, как и почему генерируются электрическое поле и магнитное поле.
Электрическое поле возникает, когда есть разность напряжений, и чем выше напряжение, тем сильнее поле. Таким образом, это пространство, в котором действуют электрические силы. Знание масштаба электрического поля позволит узнать уровень напряженности и то, что происходит с зарядом в определенной части поля, независимо от того, что вы не знаете, что его вызывает.
В свою очередь, магнитное поле возникает из-за электрического тока, и чем больше ток, тем сильнее поле. Это волнение, которое магнит производит в области вокруг себя, как он влияет на него и в каком направлении. Он представлен силовыми линиями, которые идут от внешней стороны северного полюса к южному полюсу магнита и внутри от южного полюса к северному полюсу. Указанные линии никогда не пересекаются, поэтому они отделяются друг от друга и от магнита параллельно и касательно направления поля в точках.
Что такое электромагнитный спектр
Это набор электромагнитных энергий волн, то есть всего электромагнитного излучения в диапазоне от излучения с более короткой длиной волны (рентгеновские лучи, гамма-лучи), ультрафиолетового излучения, света и инфракрасного излучения до излучения большей длина (радиоволны).
Спектр объекта или жидкости будет характерным распределением его электромагнитного излучения. Существует теория, согласно которой предел самой короткой длины волны приблизительно равен планковской длине (мера субатомной длины), а верхний предел длинной волны равен размеру самой Вселенной, даже если спектр непрерывен и бесконечен.
Уравнения Максвелла
Джеймсу Максвеллу удалось сформулировать электромагнитную теорию, в которой электричество, магнетизм и свет рассматриваются как разные выражения одного и того же явления. Эта гипотеза, развитая физиком, получила название классической теории электромагнитного излучения.
С древних времен ученые и люди с увлечением наблюдали электромагнитные явления, такие как электростатика, магнетизм и другие проявления в этой области, но только в 19 веке, когда благодаря работе разных ученых они смогли объяснить часть частей, из которых состоит загадка электромагнетизма, как она известна сегодня.
Именно Максвелл объединил их в четыре уравнения: закон Гаусса, закон Гаусса для магнитного поля, закон Фарадея и обобщенный закон Ампера, которые помогли определить, что такое электромагнетизм.
1. Закон Гаусса: описывает, как заряды влияют на электрическое поле, и устанавливает, что эти заряды являются источниками электрического поля, пока они положительны, или поглощают его, если они отрицательны. Следовательно, одинаковые заряды имеют тенденцию отталкиваться друг от друга, а разные заряды имеют тенденцию притягиваться друг к другу. Этот закон таким же образом устанавливает, что электрическое поле будет ослабевать с расстоянием по обратному квадратичному закону (напряженность обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра происхождения), и наделяет его геометрическими свойствами.
2. Закон магнетизма Гаусса: утверждает, что в магнитном поле нет ни источников, ни стоков, поэтому магнитных зарядов нет. В отсутствие источников и стоков магнитные поля, создаваемые объектами, должны замыкаться сами на себя. Поэтому, если магнит разделить пополам, магнитное поле закроется в той области, где он был разрезан, и будут созданы два магнита с двумя полюсами каждый. Это говорит о том, что монополи на Земле были бы невозможны.
3. Закон Фарадея: гласит, что если магнитное поле со временем изменяется, это активирует его, закрывшись. Если оно увеличивается, электрическое поле будет ориентировано по часовой стрелке, а если оно уменьшается, оно будет ориентировано в противоположном направлении. Тогда верно, что не только заряды и магниты могут влиять на поля, но и друг на друга в обоих направлениях.
В рамках этого закона наблюдается электромагнитная индукция, которая представляет собой производство электрических токов магнитными полями, которые меняются во времени. Это явление создает электродвижущую силу или напряжение в теле, подвергающемся воздействию магнитного поля, и, поскольку указанный объект является проводящим, возникает индуцированный ток.
4. Закон Ампера: объясняет, что электрическое поле с движущимися зарядами (электрический ток) активирует магнитное поле, замыкаясь. Электрический ток очень полезен, поскольку с его помощью можно создавать искусственные магниты, пропуская указанный элемент через катушку и имея магнитное поле, которое приводит к тому, что чем больше сила тока, тем больше будет усилена сила. напряженность магнитного поля. Этот тип магнита называется электромагнитом, и таким образом создается большая часть магнитных полей на планете.
Отрасли электромагнетизма
Чтобы полностью понять, что такое электромагнетизм, необходимо понять различные проявления в этих электромагнитных явлениях: электростатику, магнитостатику, электродинамику и магнетизм.
Электростатика
Электростатика относится к изучению электромагнитных явлений, которые возникают в электрически заряженных телах (у них есть избыточный положительный заряд или отсутствие отрицательного заряда электронов в атомах, составляющих его) в состоянии покоя.
Известно, что если объекты, заряженные электричеством, имеют избыточные электроны в атомах, составляющих их, то они будут иметь положительный заряд, а при недостатке - отрицательный.
Эти тела действуют друг на друга. Когда заряженный объект подвергается воздействию поля, принадлежащего другому заряженному объекту, на него будет действовать сила, пропорциональная величине его заряда и величине поля в месте его расположения. Полярность заряда будет определять, будет ли сила притягивающей (когда они разные) или отталкивающей (когда они одинаковы). Электростатика полезна для изучения и наблюдения за электрическими бурями.
Магнетизм
Это явление, с помощью которого тела притягиваются или отталкиваются друг от друга в зависимости от типа заряда, который они имеют. Все существующие материалы будут более или менее подвержены влиянию в зависимости от их состава, но единственный известный магнит в природе - это магнетит (минерал, состоящий из двух оксидов железа и обладающий свойством притягивать железо, сталь и другие органы).
Магниты имеют две области, в которых силы проявляют себя с большей величиной, расположены на концах и называются магнитными полюсами (северный и южный).
Фундаментальное свойство взаимодействия между магнитами состоит в том, что их одинаковые полюса отталкиваются друг от друга, а разные - притягиваются. Это связано с тем, что этот эффект связан с линиями магнитного поля (от северного полюса до южного), и когда две противоположные стороны приближаются, линии прыгают от одного полюса к другому (прилипают), этот эффект будет уменьшаться по мере увеличения расстояния между двумя больше; когда два равных полюса приближаются, линии начинают сжиматься к одному полюсу, а если они сжимаются, линии расширяются, так что оба магнита не могут приближаться и отталкиваться друг от друга.
Электродинамика
Он изучает электромагнитные явления заряженных тел в движении и переменных электрических и магнитных полей. Внутри него есть три подразделения: классическое, релятивистское и квантовое.
- Классика включает в себя другие эффекты, такие как индукционное и электромагнитное излучение, магнетизм, а также индукцию и электродвигатель.
- Релятивист устанавливает, что, имея наблюдателя, движущегося от его системы отсчета, он будет измерять различные электрические и магнитные эффекты одного и того же явления, поскольку ни электрическое поле, ни магнитная индукция не ведут себя как векторные физические величины.
- Квант описывает взаимодействие между бозонами (частицами, несущими взаимодействие) и фермионами (частицами, несущими материю) и используется для объяснения атомных структур и отношений между сложными молекулами.
Магнитостатика
Это исследование физических явлений, в которых постоянные магнитные поля вмешиваются во времени, то есть они создаются стационарными токами. Это включает в себя притяжение магнита и электромагнита к железу и различным металлам. Явления, возникающие в этой области, характеризуются созданием магнитного поля вокруг намагниченного тела, которое постепенно теряет интенсивность с увеличением расстояния.
Что такое электромагнитные волны
Эти волны не нуждаются в материальной среде для своего распространения, поэтому они могут перемещаться в вакууме с постоянной скоростью 299 792 километра в секунду. Некоторыми примерами этих типов волн являются свет, микроволны, рентгеновские лучи, теле- и радиопередачи.
Излучения электромагнитного спектра представляют собой дифракцию (отклонение при получении непрозрачного объекта) и интерференцию (суперпозицию волн), которые являются типичными свойствами волнового движения.
Применение электромагнитных волн оказало сильное влияние на мир телекоммуникаций, сделав возможной беспроводную связь с помощью радиоволн.
Что такое электромагнитное излучение
Это распространение колеблющихся электрических и магнитных частиц, каждая из которых генерирует поле (электрическое и магнитное). Это излучение вызывает волны, которые могут распространяться через воздух и вакуум: электромагнитные волны.
