Elektros ir magnetizmo ryšys

Elektra ir magnetizmas yra atskiri, tačiau tarpusavyje susiję reiškiniai, susiję su elektromagnetinė jėga. Kartu jie sudaro pagrindą elektromagnetizmas, pagrindinė fizikos disciplina.

Svarbiausios prekės: elektra ir magnetizmas

Išskyrus elgesį dėl sunkio jėga, beveik kiekvieną kasdienio gyvenimo įvykį lemia elektromagnetinė jėga. Tai atsakinga už atomų sąveiką ir materijos bei energijos srautą. Kitas pagrindinės jėgos yra silpna ir stipri branduolinė jėga, kurie valdo radioaktyvųjį skilimą ir atominių branduolių susidarymas.

Kadangi elektra ir magnetizmas yra nepaprastai svarbūs, pravartu pradėti nuo pagrindinio supratimo, kas jie yra ir kaip jie veikia.

Elektra yra reiškinys, susijęs su nejudančiais arba judančiais elektros krūviais. Elektros krūvio šaltinis gali būti elementarioji dalelė, elektronas (kuris turi neigiamą krūvį), a protonas (turintis teigiamą krūvį), jonas arba bet kuris didesnis kūnas, kuriame nėra teigiamo ir neigiamo pusiausvyros įkrauti. Teigiami ir neigiami krūviai traukia vienas kitą (pvz., Protonus traukia elektronai), tuo tarpu kaip krūviai atstumia vienas kitą (pvz., protonai atstumia kitus protonus, o elektronai atstumia kitus elektronai).

Žinomi elektros pavyzdžiai yra žaibas, elektros srovė iš lizdo ar akumuliatoriaus ir statinės elektros. Dažnas SI vienetai Į elektros energiją įeina amperas (A) srovei, kulonas (C) elektros krūviui, voltas (V) potencialo skirtumui, omas (Ω) varža ir vata (W) galiai. Stacionarus taškinis krūvis turi elektrinį lauką, tačiau, jei krūvis įjungtas, jis sukuria ir magnetinį lauką.

Magnetizmas apibūdinamas kaip fizinis reiškinys, kurį sukelia judantis elektros krūvis. Be to, magnetinis laukas gali paskatinti įkrautas daleles judėti, sukurdamas elektros srovę. Elektromagnetinė banga (tokia kaip šviesa) turi ir elektrinį, ir magnetinį komponentą. Du bangos komponentai juda ta pačia kryptimi, bet nukreipti stačiu kampu (90 laipsnių) vienas į kitą.

Kaip ir elektra, magnetizmas sukelia patrauklumą ir atstūmimą tarp objektų. Nors elektra yra pagrįsta teigiamais ir neigiamais krūviais, magnetinių monopolių nėra. Bet kuri magnetinė dalelė ar objektas turi „šiaurės“ ir „pietų“ polius, kurių kryptys grindžiamos Žemės magnetinio lauko orientacija. Kaip polių magnetas atstumia vienas kitą (pvz., šiaurė atstumia šiaurę), o priešingi poliai traukia vienas kitą (šiaurė ir pietai traukia).

Pažįstami magnetizmo pavyzdžiai: a kompaso adatos reakcija į Žemės magnetinį lauką, juostinių magnetų trauką ir atstūmimą, ir lauką supančius elektromagnetus. Tačiau kiekvienas judantis elektrinis krūvis turi magnetinį lauką, todėl atomų orbitoje esantys elektronai sukuria magnetinį lauką; su magnetinėmis linijomis yra susijęs magnetinis laukas; o kietieji diskai ir garsiakalbiai veikdami naudojasi magnetiniais laukais. Pagrindiniai SI magneto vienetai yra tesla (T) magnetinio srauto tankiui, weber (Wb) magnetiniam srautui, amperai metrui (A / m) - magnetinio lauko stiprumui ir Henry (H) - induktyvumui.

Žodis elektromagnetizmas kilęs iš graikų veikalų derinio elektron, reiškiančio „gintarą“ ir magnetas litos, reiškiantis „Magnezijos akmuo“, kuris yra magnetinė geležies rūda. Senovės Graikai buvo susipažinę su elektra ir magnetizmu, bet laikė juos dviem atskirais reiškiniais.

Santykiai žinomi kaip elektromagnetizmas nebuvo aprašytas, kol Jamesas Clerkas Maxwellas nepaskelbė Straipsnis apie elektrą ir magnetizmą 1873 m. Maksvelo darbas apėmė dvidešimt žinomų lygčių, kurios nuo to laiko buvo sutrauktos į keturias dalines diferencialines lygtis. Pagrindinės sąvokos, pateikiamos lygtimis, yra šios:

1. Kaip ir elektros krūviai atstumia, ir priešingai nei elektriniai krūviai traukia. Pritraukimo ar atstumimo jėga yra atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui.
2. Magnetiniai poliai visada egzistuoja kaip šiaurės-pietų poros. Kaip ir stulpai atstumia, ir pritraukia nepanašius.
3. Elektros srovė vieloje sukuria magnetinį lauką aplink vielą. Magnetinio lauko kryptis (pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę) priklauso nuo srovės krypties. Tai yra „dešinės rankos taisyklė“, kai magnetinio lauko kryptis seka jūsų dešinės rankos pirštais, jei nykštis nukreiptas dabartine kryptimi.
4. Jei vielos kilpa judama link magnetinio lauko arba nuo jo, viela sukelia srovę. Srovės kryptis priklauso nuo judėjimo krypties.

Maksvelo teorija prieštaravo Niutono mechanikai, tačiau eksperimentai įrodė Maksvelo lygtis. Galiausiai konfliktas buvo išspręstas pagal Einšteino specialiojo reliatyvumo teoriją.

• Medžioklė, Bruce'as J. (2005). Maksvelai. Kornelis: Kornelio universiteto leidykla. psl. 165–166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (1993). Fizikinės chemijos kiekiai, vienetai ir simboliai, 2-asis leidimas, Oksfordas: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. psl. 14–15.
• Ravaioli, Fawwaz T. Ulaby, Ericas Michielssenas, Umberto (2010). Taikomosios elektromagnetikos pagrindai (6-asis leidimas). Bostonas: Prentice salė. p. 13. ISBN 978-0-13-213931-1.