Electromagnetismul este o forță din cele mai importante, deoarece împreună cu nuclear nucleare și slab gravitațională, puternică este o parte din forțele fundamentale ale universului, care sunt cele care nu pot fi explicate în termeni de mai multe forțe de bază. Această forță afectează numai corpurile încărcate cu electricitate și este responsabilă pentru transformările chimice și fizice ale atomilor și moleculelor. Electromagnetismul este prezent zilnic, atât în fenomenele naturale, cât și în cele artificiale.
Ce este electromagnetismul
Cuprins
Când vorbim despre termenul de electromagnetism în fizică, acesta se referă la conjuncția fenomenelor electrice și magnetice, precum și la interacțiunea ambelor forțe. Acest lucru are un efect asupra lichidelor, gazelor și solidelor.
În natură, electromagnetismul are prezență în fenomene precum undele radio din Calea Lactee, radiațiile infraroșii din corpurile la temperatura camerei, lumina, radiațiile ultraviolete de la Soare, radiațiile gamma, luminile nordice și australe, printre altele.
Pe de altă parte, aplicarea electromagnetismului în viața de zi cu zi este diversă. Acesta este cazul busolei, a cărei mișcare a acelor este generată de principiile magnetice polare, iar cele electrice prin interacțiunea mecanismului și a fricțiunii care se originează. Clopotul, chitara electrică, motorul electric, transformatoarele, microundele, pendrive, microfoane, avioane, camere digitale, telefoane mobile, termometre, plăci, aparate cu ultrasunete, modemuri, tomografe, sunt unele dintre cele mai cunoscute obiecte în care are loc acest fenomen. și că, în aplicații practice, exemplifică ce este electromagnetismul.
Ce este câmpul electromagnetic
Este un câmp senzorial fizic în care interacționează particule electrice produse de corpuri sau obiecte încărcate electric. În acest domeniu, există o cantitate de energie electromagnetică. Dar pentru a înțelege mai bine conceptul, este important să înțelegem cum și de ce sunt generate câmpul electric și câmpul magnetic.
Câmpul electric are loc atunci când există diferențe de tensiune și cu cât tensiunea este mai mare, cu atât câmpul este mai mare. Acesta este deci spațiul în care acționează forțele electrice. Cunoașterea sferei câmpului electric va permite cunoașterea nivelului de intensitate și a ceea ce se întâmplă cu o încărcare într-o anumită parte a câmpului, indiferent că nu știi ce o provoacă.
La rândul său, câmpul magnetic provine din curenți electrici și, cu cât este mai mare curentul, cu atât este mai mare câmpul. Este agitația pe care o produce magnetul în regiunea din jurul său, modul în care îl afectează și în ce direcție. Este reprezentat de linii de câmp care merg de la exteriorul polului nord la polul sud al magnetului și în interior de la polul sud la polul nord. Aceste linii nu se vor intersecta niciodată, așa că se separă una de cealaltă și de magnet, paralele și tangențiale la direcția câmpului în puncte.
Ce este spectrul electromagnetic
Este ansamblul energiilor electromagnetice ale undelor, adică toată radiația electromagnetică variind de la cele cu o lungime de undă mai mică (raze X, raze gamma), radiații ultraviolete, lumină și radiații infraroșii, până la cele cu o mai mare lungime (unde radio).
Spectrul unui obiect sau fluid va fi distribuția caracteristică a radiației sale electromagnetice. Există o teorie conform căreia limita celei mai scurte lungimi de undă este aproximativ lungimea Planck (o măsură a lungimii subatomice) și limita superioară a lungimii de undă lungă este dimensiunea universului în sine, chiar dacă spectrul este continuu și infinit.
Ecuațiile Maxwell
James Maxwell a reușit să formuleze teoria electromagnetică, inclusiv electricitatea, magnetismul și lumina ca expresii diferite ale aceluiași fenomen. Această ipoteză dezvoltată de fizician a fost numită Teoria clasică a radiațiilor electromagnetice.
Încă din cele mai vechi timpuri, oamenii de știință și oamenii au observat cu fascinație fenomene electromagnetice, cum ar fi electrostatica, magnetismul și alte manifestări în acest domeniu, dar abia în secolul al XIX-lea, când datorită lucrării diferiților oameni de știință, au putut explica o parte din piesele care alcătuiau puzzle-ul electromagnetismului așa cum este cunoscut astăzi.
Maxwell a fost cel care le-a unit pe toate în patru ecuații: Legea lui Gauss, Legea lui Gauss pentru câmpul magnetic, Legea lui Faraday și Legea generalizată a lui Ampère, care au ajutat la definirea a ceea ce este electromagnetismul.
1. Legea lui Gauss: descrie modul în care sarcinile afectează câmpul electric și stabilește că aceste sarcini sunt surse de câmp electric atâta timp cât sunt pozitive, sau se scufundă dacă sunt negative. Prin urmare, la fel ca taxele tind să se respingă și taxele diferite tind să atragă. Această lege, în același mod, stabilește că câmpul electric se va slăbi odată cu distanța sub legea pătratică inversă (intensitatea este invers proporțională cu pătratul distanței de la centrul de origine) și dotarea acestuia cu proprietăți geometrice.
2. Legea magnetismului lui Gauss: afirmă că nici surse și chiuvete nu există în câmpul magnetic, prin urmare, nu există sarcini magnetice. În absența unor surse și chiuvete, câmpurile magnetice generate de obiecte trebuie să se închidă asupra lor. De aceea, dacă un magnet este împărțit în jumătate, câmpul magnetic se va închide în zona în care a fost tăiat, așa că vor fi creați doi magneți cu doi poli fiecare. Acest lucru sugerează că monopolurile de pe pământ ar fi imposibile.
3. Legea lui Faraday: spune că, dacă un câmp magnetic se schimbă în timp, acesta îl va activa prin închidere. Dacă crește, câmpul electric va fi orientat în sensul acelor de ceasornic și, dacă scade, va fi orientat în direcția opusă. Atunci este adevărat că nu numai încărcăturile și magneții pot influența câmpurile, ci și reciproc, în ambele direcții.
În cadrul acestei legi, se observă inducția electromagnetică, care este producerea de curenți electrici de către câmpurile magnetice care variază în funcție de timp. Acest fenomen produce forță sau tensiune electromotoare într-un corp expus unui câmp magnetic și, întrucât obiectul menționat este conductor, se produce curentul indus.
4. Legea lui Ampère: explică faptul că un câmp electric cu sarcini în mișcare (curent electric) activează câmpul magnetic prin închidere. Curentul electric este foarte util, deoarece odată cu acesta pot fi creați magneți artificiali, prin trecerea elementului menționat printr-o bobină și, având un câmp magnetic, ceea ce face ca cu cât intensitatea curentului este mai mare, cu atât intensitatea va fi amplificată. intensitatea câmpului magnetic. Acest tip de magnet se numește electromagnet, iar majoritatea câmpurilor magnetice de pe planetă sunt generate în acest fel.
Ramuri de electromagnetism
Pentru a înțelege pe deplin ce este electromagnetismul, trebuie să înțelegem diferitele manifestări din aceste fenomene electromagnetice: electrostatice, magnetostatice, electrodinamice și magnetisme.
Electrostatică
Electrostatica se referă la studiul fenomenelor electromagnetice care își au originea în corpuri încărcate electric (are exces - sarcină pozitivă - sau lipsă - sarcină negativă - de electroni din atomii care o compun) în repaus.
Se știe că dacă obiectele încărcate cu electricitate au exces de electroni în atomii care le compun, atunci vor avea o sarcină pozitivă și vor avea o sarcină negativă atunci când sunt deficitare.
Aceste corpuri își exercită forțe unul pe celălalt. Atunci când un obiect încărcat este supus unui câmp aparținând unui alt obiect încărcat, acesta va fi supus unei forțe proporționale cu magnitudinea sarcinii sale și cu cea a câmpului la locul său. Polaritatea sarcinii va decide dacă forța va fi atractivă (atunci când acestea sunt diferite) sau respingătoare (când sunt aceleași). Electrostatica este utilă pentru studiul și observarea furtunilor electrice.
Magnetismul
Este fenomenul prin care corpurile se atrag sau se resping reciproc în funcție de tipul de sarcină pe care îl au. Toate materialele existente vor fi mai mult sau mai puțin influențate în funcție de compoziția lor, dar singurul magnet cunoscut în natură este magnetitul (care este un mineral compus din doi oxizi de fier și are proprietatea de a atrage fierul, oțelul și alte corpuri).
Magneții au două zone în care forțele se manifestă cu magnitudine mai mare, situate la capete și se numesc poli magnetici (nord și sud).
Proprietatea fundamentală a interacțiunii dintre magneți este că polii lor asemănători se resping reciproc, în timp ce diferiții se atrag. Acest lucru se datorează faptului că acest efect este legat de liniile câmpului magnetic (de la polul nord la sud) și, atunci când două opuse se apropie, liniile sar de la un pol la altul (aderă), acest efect se va reduce pe măsură ce distanța între cele două este mai mare; Când se apropie doi poli egali, liniile încep să se comprime către același pol și, dacă sunt comprimate, liniile se extind, astfel încât ambii magneți să nu se poată apropia și respinge unul pe celălalt.
Electrodinamică
El studiază fenomenele electromagnetice ale corpurilor încărcate în mișcare și ale câmpurilor electrice și magnetice variabile. În cadrul său, există trei subdiviziuni: clasic, relativist și cuantic.
- Clasicul include alte efecte, precum inducția și radiația electromagnetică, magnetismul și inducția și motorul electric.
- Relativistul stabilește că, având un observator care se deplasează din cadrul său de referință, va măsura diferite efecte electrice și magnetice ale aceluiași fenomen, deoarece nici câmpul electric, nici inducția magnetică nu se comportă ca mărimi fizice vectoriale.
- Cuantic descrie interacțiunea dintre bosoni (particule care transportă interacțiunea) și fermioni (particule care transportă materia) și este folosit pentru a explica structurile atomice și relațiile dintre moleculele complexe.
Magnetostatice
Este studiul fenomenelor fizice în care câmpurile magnetice constante intervin în timp, adică au fost produse de curenți staționari. Aceasta include atracția pe care o au magnetul și electromagnetul asupra fierului și a diferitelor metale. Fenomenele produse în această zonă se caracterizează prin crearea unui câmp magnetic în jurul corpului magnetizat care pierde intensitatea cu distanța.
Ce sunt undele electromagnetice
Sunt unde care nu au nevoie de un mediu material pentru propagarea lor, deci pot călători printr-un vid și la o viteză constantă de 299.792 de kilometri pe secundă. Câteva exemple ale acestor tipuri de unde sunt lumina, microundele, razele X și transmisiile de televiziune și radio.
Radiațiile spectrului electromagnetic prezintă difracție (abatere la obținerea unui obiect opac) și interferență (suprapunere a undelor), care sunt proprietățile tipice ale mișcării undelor.
Aplicarea undelor electromagnetice a avut un impact puternic asupra lumii telecomunicațiilor, făcând posibilă comunicarea fără fir prin unde radio.
Ce este radiația electromagnetică
Este propagarea particulelor electrice și magnetice oscilante și unde fiecare generează un câmp (electric și magnetic). Această radiație generează unde care se pot propaga prin aer și vid: unde electromagnetice.
