Het elektromagnetisme is een van de belangrijkste krachten, aangezien, samen met de zwaartekracht, sterke nucleaire en zwakke nucleaire krachten deel uitmaken van de fundamentele krachten van het universum, die niet kunnen worden verklaard in termen van meer fundamentele krachten. Deze kracht beïnvloedt alleen lichamen die zijn geladen met elektriciteit en is verantwoordelijk voor de chemische en fysische transformaties van atomen en moleculen. Elektromagnetisme is dagelijks aanwezig, zowel bij natuurlijke als bij kunstmatige verschijnselen.
Wat is elektromagnetisme
Inhoudsopgave
Als we het hebben over de term elektromagnetisme in de natuurkunde, verwijst het naar de combinatie van elektrische en magnetische verschijnselen, evenals de interactie van beide krachten. Dit heeft effect op vloeistoffen, gassen en vaste stoffen.
In de natuur komt elektromagnetisme voor in verschijnselen als radiogolven van de Melkweg, infraroodstraling van lichamen bij kamertemperatuur, licht, ultraviolette straling van de zon, gammastraling, het noorderlicht en australes, onder anderen.
Aan de andere kant is de toepassing van elektromagnetisme in het dagelijks leven divers. Dat is het geval met het kompas, waarvan de beweging van de naalden wordt gegenereerd door de polaire magnetische principes en de elektrische door de interactie van het mechanisme en de wrijving die ontstaat. De deurbel, de elektrische gitaar, de elektromotor, transformatoren, magnetrons, pen drives, microfoons, vliegtuigen, digitale camera's, mobiele telefoons, thermometers, platen, ultrasone apparaten, modems, tomografen, zijn enkele van de bekendste objecten waarin dit fenomeen plaatsvindt. en dat illustreert in praktische toepassingen wat elektromagnetisme is.
Wat is het elektromagnetische veld
Het is een fysiek sensorisch veld waarin elektrische deeltjes geproduceerd door elektrisch geladen lichamen of objecten op elkaar inwerken. In dit veld is er een hoeveelheid elektromagnetische energie. Maar om het concept beter te begrijpen, is het belangrijk om te begrijpen hoe en waarom het elektrische veld en het magnetische veld worden gegenereerd.
Het elektrische veld vindt plaats als er spanningsverschillen zijn en hoe hoger de spanning, hoe groter het veld. Dit is dan de ruimte waar elektrische krachten werken. Als u de reikwijdte van het elektrische veld kent, weet u het intensiteitsniveau en wat er gebeurt met een lading in een bepaald deel van het veld, ongeacht of u niet weet waardoor het wordt veroorzaakt.
Het magnetische veld van zijn kant is afkomstig van elektrische stromen, en hoe groter de stroom, hoe groter het veld. Het is de beweging die de magneet produceert in het gebied eromheen, hoe deze deze beïnvloedt en in welke richting. Het wordt weergegeven door veldlijnen die van de buitenkant van de noordpool naar de zuidpool van de magneet lopen en van de zuidpool naar de noordpool naar binnen. Deze lijnen zullen elkaar nooit kruisen, dus scheiden ze van elkaar en van de magneet, evenwijdig en tangentieel aan de richting van het veld op de punten.
Wat is het elektromagnetische spectrum
Het is de reeks elektromagnetische energieën van de golven, dat wil zeggen alle elektromagnetische straling, variërend van die met een kortere golflengte (röntgenstralen, gammastralen), ultraviolette straling, licht en infraroodstraling, tot die van grotere lengte (radiogolven).
Het spectrum van een object of vloeistof zal de karakteristieke verdeling van zijn elektromagnetische straling zijn. Er is een theorie dat de limiet van de kortste golflengte ongeveer de Planck-lengte is (een maat voor de subatomaire lengte) en de bovengrens van de lange golflengte de grootte van het universum zelf is, ook al is het spectrum continu en oneindig.
Maxwell-vergelijkingen
James Maxwell slaagde erin de elektromagnetische theorie te formuleren, die elektriciteit, magnetisme en licht omvat als verschillende uitdrukkingen van hetzelfde fenomeen. Deze door de fysicus ontwikkelde hypothese werd de klassieke theorie van elektromagnetische straling genoemd.
Sinds de oudheid observeerden wetenschappers en mensen fascinerende elektromagnetische verschijnselen, zoals elektrostatica, magnetisme en andere manifestaties binnen dit veld, maar het duurde tot de 19e eeuw, toen ze dankzij het werk van verschillende wetenschappers in staat waren om te verklaren deel van de stukjes die de puzzel van elektromagnetisme vormden zoals het vandaag bekend is.
Het was Maxwell die ze allemaal verenigde in vier vergelijkingen: de wet van Gauss, de wet van Gauss voor het magnetisch veld, de wet van Faraday en de gegeneraliseerde wet van Ampère, die hielpen definiëren wat elektromagnetisme is.
1. De wet van Gauss: beschrijft hoe ladingen het elektrische veld beïnvloeden en stelt vast dat deze ladingen bronnen van elektrisch veld zijn zolang ze positief zijn, of zinken als ze negatief zijn. Daarom hebben gelijke ladingen de neiging elkaar af te stoten en hebben verschillende ladingen de neiging elkaar aan te trekken. Deze wet stelt op dezelfde manier vast dat het elektrische veld zal verzwakken met de afstand onder de inverse kwadratische wet (de intensiteit is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tot het centrum van oorsprong), en geeft het geometrische eigenschappen.
2. Gauss 'wet van magnetisme: stelt dat er geen bronnen of putten bestaan binnen het magnetische veld, daarom zijn er geen magnetische ladingen. Bij afwezigheid van bronnen en putten, moeten de magnetische velden die door objecten worden gegenereerd, zichzelf insluiten. Dat is de reden waarom, als een magneet in tweeën wordt gedeeld, het magnetische veld zich sluit in het gebied waar het is gesneden, zodat er twee magneten met elk twee polen worden gecreëerd. Dit suggereert dat monopolen op aarde onmogelijk zouden zijn.
3. De wet van Faraday: het zegt dat als een magnetisch veld in de loop van de tijd verandert, dit het zal activeren door te sluiten. Als het toeneemt, wordt het elektrische veld met de klok mee georiënteerd en als het afneemt, wordt het in de tegenovergestelde richting georiënteerd. Het is dan waar dat niet alleen de ladingen en de magneten de velden kunnen beïnvloeden, maar ook elkaar, in beide richtingen.
Binnen deze wet wordt elektromagnetische inductie waargenomen, wat de productie is van elektrische stromen door magnetische velden die in de tijd variëren. Dit fenomeen veroorzaakt een elektromotorische kracht of spanning in een lichaam dat is blootgesteld aan een magnetisch veld en, aangezien het object geleidend is, wordt de geïnduceerde stroom geproduceerd.
4. De wet van Ampère: legt uit dat een elektrisch veld met bewegende ladingen (elektrische stroom) het magnetische veld activeert door te sluiten. Elektrische stroom is erg handig, omdat daarmee kunstmatige magneten kunnen worden gecreëerd door het element door een spoel te leiden en, met een magnetisch veld, wat ervoor zorgt dat hoe groter de intensiteit van de stroom, hoe meer de intensiteit zal worden versterkt. magnetische veldsterkte. Dit type magneet wordt een elektromagneet genoemd en de meeste magnetische velden op de planeet worden op deze manier gegenereerd.
Takken van elektromagnetisme
Om volledig te begrijpen wat elektromagnetisme is, moet men de verschillende manifestaties in deze elektromagnetische verschijnselen begrijpen: elektrostatica, magnetostatica, elektrodynamica en magnetisme.
Elektrostatica
Elektrostatica verwijst naar de studie van elektromagnetische verschijnselen die hun oorsprong vinden in elektrisch geladen lichamen (het heeft een overmaat - positieve lading - of gebrek - negatieve lading - van elektronen in de atomen waaruit het bestaat) in rust.
Het is bekend dat als objecten geladen met elektriciteit overtollige elektronen hebben in de atomen waaruit ze bestaan, ze een positieve lading hebben en een negatieve lading als ze een tekort hebben.
Deze lichamen oefenen krachten op elkaar uit. Wanneer een geladen object wordt onderworpen aan een veld dat behoort tot een ander geladen object, zal het worden onderworpen aan een kracht die evenredig is met de grootte van zijn lading en die van het veld op zijn locatie. De polariteit van de lading zal beslissen of de kracht aantrekkelijk zal zijn (wanneer ze verschillend zijn) of afstotend (wanneer ze hetzelfde zijn). Elektrostatica is nuttig voor het bestuderen en observeren van elektrische stormen.
Het magnetisme
Het is het fenomeen waarbij lichamen elkaar aantrekken of afstoten, afhankelijk van het type lading dat ze hebben. Alle materialen die bestaan, zullen min of meer worden beïnvloed naargelang hun samenstelling, maar de enige bekende magneet in de natuur is magnetiet (een mineraal dat is samengesteld uit twee ijzeroxiden en de eigenschap heeft ijzer, staal en andere instanties).
Magneten hebben twee gebieden waar de krachten zich met grotere omvang manifesteren, gelegen aan de uiteinden en worden magnetische polen genoemd (noord en zuid).
De fundamentele eigenschap van de interactie tussen magneten is dat hun gelijke polen elkaar afstoten, terwijl de verschillende elkaar aantrekken. Dit komt doordat dit effect verband houdt met de magnetische veldlijnen (van de noordpool naar het zuiden), en wanneer twee tegenpolen naderen, de lijnen van de ene pool naar de andere springen (hechten), zal dit effect afnemen naarmate de afstand groter wordt. tussen de twee is groter; Wanneer twee gelijke polen naderen, beginnen de lijnen samen te drukken naar dezelfde pool, en als ze worden samengedrukt, breiden de lijnen uit, zodat beide magneten elkaar niet kunnen naderen en afstoten.
Elektrodynamica
Hij bestudeert de elektromagnetische verschijnselen van geladen lichamen in beweging en van variabele elektrische en magnetische velden. Daarbinnen zijn er drie onderverdelingen: het klassieke, het relativistische en het kwantum.
- De klassieke omvat andere effecten, zoals inductie en elektromagnetische straling, magnetisme en inductie en elektromotor.
- De relativist stelt vast dat als een waarnemer uit zijn referentiekader beweegt, hij verschillende elektrische en magnetische effecten van hetzelfde fenomeen zal meten, aangezien noch het elektrische veld, noch de magnetische inductie zich gedragen als fysieke vectorgrootheden.
- Quantum beschrijft de interactie tussen bosonen (deeltjes die de interactie dragen) en fermionen (deeltjes die materie dragen), en wordt gebruikt om atomaire structuren en relaties tussen complexe moleculen te verklaren.
Magnetostatica
Het is de studie van fysische verschijnselen waarin constante magnetische velden in de tijd tussenkomen, dat wil zeggen, ze worden geproduceerd door stationaire stromen. Dit omvat de aantrekkingskracht die de magneet en elektromagneet hebben op ijzer en verschillende metalen. De verschijnselen die in dit gebied worden geproduceerd, worden gekenmerkt door het creëren van een magnetisch veld rond het gemagnetiseerde lichaam dat intensiteit verliest met de afstand.
Wat zijn elektromagnetische golven
Het zijn golven die voor hun voortplanting geen materieel medium nodig hebben, dus kunnen ze door een vacuüm reizen met een constante snelheid van 299.792 kilometer per seconde. Enkele voorbeelden van dit soort golven zijn licht, microgolven, röntgenstralen en televisie- en radio- uitzendingen.
De stralingen van het elektromagnetische spectrum vertonen diffractie (afwijking bij het verkrijgen van een ondoorzichtig object) en interferentie (superpositie van golven), wat de typische eigenschappen zijn van golfbeweging.
De toepassing van elektromagnetische golven heeft een grote impact gehad op de wereld van telecommunicatie door draadloze communicatie via radiogolven mogelijk te maken.
Wat is elektromagnetische straling
Het is de voortplanting van elektrische en magnetische deeltjes die oscilleren, en waarbij elk een veld genereert (elektrisch en magnetisch). Deze straling veroorzaakt golven die zich kunnen voortplanten door lucht en vacuüm: elektromagnetische golven.
