Ryšys tarp elektros ir magnetizmo

Kartu šie du reiškiniai sudaro elektromagnetizmo pagrindą

Paprastas elektromagnetas parodo, kaip elektra ir magnetizmas yra sujungti. Jasmin Awad / EyeEm / Getty Images

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

Pagrindiniai dalykai: elektra ir magnetizmas

• Elektra ir magnetizmas yra du susiję reiškiniai, kuriuos sukuria elektromagnetinė jėga. Kartu jie sudaro elektromagnetizmą.
• Judantis elektros krūvis sukuria magnetinį lauką.
• Magnetinis laukas sukelia elektros krūvio judėjimą, sukuriant elektros srovę.
• Esant elektromagnetinei bangai, elektrinis laukas ir magnetinis laukas yra statmeni vienas kitam.

Išskyrus elgesį dėl gravitacijos jėga , beveik kiekvienas įvykis kasdieniame gyvenime kyla dėl elektromagnetinės jėgos. Jis yra atsakingas už atomų sąveiką ir materijos bei energijos srautą. Kitas pamatines jėgas yra silpna ir stipri branduolinė jėga , kurios reguliuoja radioaktyvųjį skilimą ir atomų branduolių susidarymas .

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

Pagrindiniai elektros principai

Elektra yra reiškinys, susijęs su stacionariais arba judančiais elektros krūviais. Elektros krūvio šaltinis gali būti elementarioji dalelė, elektronas (kuris turi neigiamą krūvį), protonas (kuris turi teigiamą krūvį), jonas arba bet koks didesnis kūnas, turintis teigiamo ir neigiamo krūvio disbalansą. Teigiami ir neigiami krūviai traukia vienas kitą (pvz., protonai traukia elektronus), o panašūs krūviai vienas kitą atstumia (pvz., protonai atstumia kitus protonus, o elektronai – kitus elektronus).

Žinomi elektros pavyzdžiai yra žaibas, elektros srovė iš lizdo ar akumuliatoriaus ir statinės elektros. Dažnas SI vienetai elektros energijos apima amperą (A) srovei, kuloną (C) elektros krūviui, voltą (V) potencialų skirtumui, omus (Ω) varžai ir vatus (W) galiai. Stacionarus taškinis krūvis turi elektrinį lauką, tačiau jei krūvis juda, jis taip pat sukuria magnetinį lauką.

Pagrindiniai magnetizmo principai

Magnetizmas apibrėžiamas kaip fizinis reiškinys, atsirandantis dėl judančio elektros krūvio. Be to, magnetinis laukas gali paskatinti įkrautas daleles judėti, sukurdamas elektros srovę. Elektromagnetinė banga (pvz., šviesa) turi ir elektrinį, ir magnetinį komponentą. Abu bangos komponentai sklinda ta pačia kryptimi, bet orientuoti stačiu kampu (90 laipsnių) vienas kito atžvilgiu.

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

Žinomi magnetizmo pavyzdžiai yra a kompaso adatos reakcija Žemės magnetiniam laukui, strypinių magnetų pritraukimui ir atstūmimui ir elektromagnetus supantis laukas . Tačiau kiekvienas judantis elektros krūvis turi magnetinį lauką, todėl orbitoje skriejantys atomų elektronai sukuria magnetinį lauką; yra su elektros linijomis susijęs magnetinis laukas; o standieji diskai ir garsiakalbiai veikia veikiant magnetiniais laukais. Pagrindiniai magnetizmo SI vienetai yra tesla (T) – magnetinio srauto tankiui, Weberis (Wb) – magnetiniam srautui, amperas vienam metrui (A/m) – magnetinio lauko stiprumui ir henris (H) – induktyvumui.

Pagrindiniai elektromagnetizmo principai

Žodis elektromagnetizmas kilęs iš graikų kūrinių derinio elektronas , reiškiantis „gintarą“ ir magnetis lithos , reiškiantis „Magnezijos akmuo“, kuri 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 Traktatas apie elektrą ir magnetizmą 1873 m. Maxwello darbas apėmė dvidešimt garsių lygčių, kurios nuo to laiko buvo sutrumpintos į keturias dalines diferencialines lygtis. Pagrindinės lygčių sąvokos yra šios:

1. Kaip elektros krūviai atstumia, o skirtingai nei elektros krūviai traukia. Traukos arba atstūmimo jėga yra atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui.
2. Magnetiniai poliai visada egzistuoja kaip šiaurės-pietų poros. Panašūs poliai atstumia panašius ir traukia nepanašius.
3. Elektros srovė laidoje sukuria magnetinį lauką aplink laidą. Magnetinio lauko kryptis (pagal arba prieš laikrodžio rodyklę) priklauso nuo srovės krypties. Tai yra „dešinės rankos taisyklė“, kai magnetinio lauko kryptis seka dešinės rankos pirštus, jei nykštis nukreiptas dabartine kryptimi.
4. Judinant laido kilpą link magnetinio lauko arba nuo jo, laidoje atsiranda srovė. Srovės kryptis priklauso nuo judėjimo krypties.

Maksvelo teorija prieštaravo Niutono mechanikai, tačiau eksperimentai įrodė Maksvelo lygtis. Konfliktą galutinai išsprendė Einšteino specialiosios reliatyvumo teorija.

Šaltiniai

• Hunt, Bruce J. (2005). Maksveliečiai . Cornell: Cornell University Press. 165–166 p. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (1993). Kiekiai, vienetai ir simboliai fizikinėje chemijoje , 2-asis leidimas, Oksfordas: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8 100-1 p 14–15 val.
• Ravaioli, Fawwaz T. Ulaby, Ericas Michaelsenas, Umberto (2010). Taikomosios elektromagnetikos pagrindai (6 leidimas). Bostonas: Prentice Hall. p. 13. ISBN 978-0-13-213931-1.