Εισαγωγή στον ηλεκτρομαγνητισμό και δύο σημαντικές πτυχές

Η χρήση των ηλεκτρομαγνητισμό μπορεί να παρατηρηθεί γύρω μας. Δεν μπορούμε να φανταστούμε έναν κόσμο όπου δεν υπάρχουν ηλεκτρικά φώτα, τηλέφωνα, προσωπικοί υπολογιστές και τρένα. Όλα αυτά συμβαίνουν λόγω του ηλεκτρομαγνητικά εφέ.

Ιστορία του ηλεκτρομαγνητισμού

 Επιστήμονας, Υπερβολικά Στα πειράματά του, έδειξε ότι τα ηλεκτρικά ρεύματα θα μπορούσαν να παράγουν μαγνητικό πεδίο και ο Faraday παρουσίασε πειραματικά την αντίστροφη διαδικασία. Το συμπέρασμα αυτών των πειραμάτων ήταν ότι ηλεκτρικά πεδία θα μπορούσε να δημιουργηθεί από ένα διαφορετικό μαγνητικό πεδίο, και μαγνητικά πεδία μπορεί να δημιουργηθεί από ένα ηλεκτρικό πεδίο ή απλά ηλεκτρικά ρεύματα. Ο James Clerk Maxwell συνέβαλε επίσης πάρα πολύ στη σχέση μεταξύ ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

Εισαγωγή στον ηλεκτρομαγνητισμό και δύο σημαντικές πτυχές
Υπερβολικά , Πιστωτική εικόνα - Christoffer Wilhelm Eckersberg καλλιτέχνης QS: P170, Q363823, Έντονα, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons
Εισαγωγή στον ηλεκτρομαγνητισμό και δύο σημαντικές πτυχές
Τζέιμς Κλαρκ Μάξγουελ , Πιστωτική εικόνα - Τζωρτζ Στόνταρτ δημιουργός QS: P170, Q19832615, Τζέιμς Κλαρκ Μάξγουελ, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Αργότερα, ο Αϊνστάιν, επίσης μέσω της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας, δήλωσε ότι είναι αλληλένδετοι και μπορούν να αντιμετωπιστούν ως ένα μόνο φαινόμενο. Η αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού, την οποία μελετάμε σε αυτόν τον κλάδο είναι γνωστή ως Ηλεκτρομαγνητισμός.

Τι είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός; 

Όταν το ρεύμα ρέει μέσω ενός αγωγού (π.χ. πηνίο, σύρμα), προκαλείται μαγνητικό πεδίο. Αυτή η διαδικασία, γενικά, είναι γνωστή ως ηλεκτρομαγνητισμός. Οι κατευθύνσεις της επαγόμενης γραμμής μαγνητικού πεδίου καθορίζονται από τον κανόνα του δεξιού κοχλία.

Σε αυτό, φανταζόμαστε ότι κρατάμε το σύρμα μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα έτσι ώστε ο αντίχειρας μας να δείχνει προς την κατεύθυνση του ρεύματος και τον τρόπο με τον οποίο οι γραμμές μαγνητικού πεδίου κυρτώνουν γύρω από το σύρμα είναι παρόμοια με το κύρτωμα των άλλων δακτύλων. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να βρούμε την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου ενός καλωδίου.

κανόνας του δεξιού αντίχειρα
κανόνας του δεξιού αντίχειρα
μαγνητικό πεδίο γύρω από ένα τρέχον καλώδιο μεταφοράς
γραμμές κατεύθυνσης μαγνητικού πεδίου γύρω από ένα ρεύμα μεταφοράς

Τώρα, μόλις καθοριστεί η κατεύθυνση και ο προσανατολισμός του μαγνητικού πεδίου, το επόμενο ερώτημα θα είναι το μέγεθος του; Το μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει ένα σύρμα μεταφοράς ρεύματος είναι σχετικά ασθενές για τις ποσότητες ρεύματος που χρησιμοποιούνται γενικά σε πρακτικές εφαρμογές αρκετά επαρκείς για να εκτρέψουν μια μικρή βελόνα πυξίδας και πολλά άλλα.

Για τη δημιουργία ισχυρών μαγνητικών πεδίων και ως εκ τούτου μεγαλύτερη ποσότητα ροής με το ίδιο ηλεκτρικό ρεύμα, τα καλώδια μπορούν να τυλιχτούν σε ένα πηνίο στο οποίο τα ατομικά μαγνητικά πεδία που κυκλοφορούν γύρω από τα καλώδια θα αθροιστούν στη συνέχεια.

Γραμμές μαγνητικού πεδίου λόγω ρεύματος μεταφοράς
Γραμμές μαγνητικού πεδίου λόγω ρεύματος μεταφοράς, Πιστωτική εικόνα - Geek3Σωληνοειδές VFPt σωστό2CC BY-SA 3.0

Μια σύντομη εξήγηση του ηλεκτρικού ρεύματος και του μαγνητισμού ως δύο βασικές πτυχές του ηλεκτρομαγνητισμού

Ένα βασικό μέρος του ηλεκτρομαγνητισμού είναι η έννοια του ηλεκτρικού ή του ηλεκτρικού ρεύματος, η οποία, με τη σειρά της, σχετίζεται με τη συμπεριφορά των φορτίων στο εσωτερικό της ύλης, συμπεριλαμβανομένης της διανομής και της κίνησής τους. Τα διαφορετικά υλικά ταξινομούνται ως αγωγοί ή μονωτές με βάση την κίνηση των φορτίων μέσα τους. Το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί απλά να θεωρηθεί ως το μέτρο της ροής των φορτίων.

Ένα άλλο ουσιαστικό μέρος του ηλεκτρομαγνητισμού είναι ο μαγνητισμός. Η επιστήμη του μαγνητισμού γεννήθηκε όταν έγιναν διαφορετικές παρατηρήσεις σε μεταλλεύματα που θα μπορούσαν να προσελκύσουν μικρά κομμάτια σιδήρου και να δείχνουν προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση όταν διατηρούνται στον πλωτό φελλό. Αργότερα αφαιρέθηκε ότι αυτό το φαινόμενο ήταν αποτέλεσμα διαφορετικών μαγνητικών ροπών περιστροφής στοιχειωδών σωματιδίων.

Τι είναι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα;

Οι μαθηματικές ηλεκτρομαγνητικές εξισώσεις που δίδονται από τον Maxwell δείχνουν ότι το ηλεκτρικό πεδίο και το μαγνητικό πεδίο ταξιδεύουν μαζί στο διάστημα ως κύμα. Αυτό είναι εφικτό καθώς ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο θα προκαλέσει ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο και το αντίστροφο, και αυτά τα μεταβαλλόμενα πεδία ταξιδεύουν μέσω του χώρου αμοιβαία κάθετα μεταξύ τους, ακόμη και απουσία οποιουδήποτε μέσου. Αυτά τα είδη κυμάτων ονομάστηκαν τότε ως ηλεκτρομαγνητικά κύματα.

Ηλεκτρομαγνητικά κύματα
Ηλεκτρομαγνητικά κύματα
Image Credit: Και 1μEM-κύμαCC BY-SA 4.0

Τι είναι η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή;

Για να κατανοήσουμε πρώτα την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, πρέπει να γνωρίζουμε τη μαγνητική ροή. Όπως η ηλεκτρική ροή, η μαγνητική ροή είναι ανάλογη με τον αριθμό των γραμμών μαγνητικού πεδίου που διέρχονται από μια επιφάνεια. Η σχετική κίνηση οποιουδήποτε μαγνητικού πεδίου και ενός αγωγού οδηγεί σε αλλαγή μαγνητικής ροής μέσω του αγωγού, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή επαγόμενης ηλεκτροκινητικής δύναμης (emf) ή τάσης. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Στην επόμενη ενότητα θα μάθετε περισσότερα για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή.

Εισαγωγή στον ηλεκτρομαγνητισμό και δύο σημαντικές πτυχές
επαγωγή μαγνητικού πεδίου χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό πεδίο, Image Credit - Simple_electromagnet.gif: Ο αρχικός μεταφορτωτής ήταν Μπερζέρκερος at Ρωσική Βικιπαίδεια. παράγωγο έργο: Τσετόρνο (ομιλία) Τροποποιήσεις στην εικόνα προέλευσης: Περιστρεφόμενο CCW 90 ° και ελαφρύτερο για να αναδείξει λεπτομέρειες., Απλός ηλεκτρομαγνήτης2, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Ποια είναι η ηλεκτρομαγνητική δύναμη;

Η ηλεκτρική δύναμη δρα για φορτισμένα σωματίδια. Αλλά η μαγνητική δύναμη δρα στην κίνηση φορτισμένων σωματιδίων. Ως εκ τούτου, ο συνδυασμός ηλεκτρικών και μαγνητικών δυνάμεων σε φορτισμένο σωματίδιο μπορεί να συνοψιστεί ως ηλεκτρομαγνητική δύναμη.

Για περισσότερα άρθρα σχετικά με την ηλεκτρονική Κάνε κλικ εδώ

Σχετικά με τον Amrit Shaw

Εισαγωγή στον ηλεκτρομαγνητισμό και δύο σημαντικές πτυχέςΣυνδεθείτε στον πρώην συντάκτη μας: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

en English
X