Hvad er elektromagnetisme:
Elektromagnetisme er undersøgelse af afgif.webpter og samspillet mellem elektricitet og magnetisme. Elektricitet og magnetisme er aspekter af et enkelt fysisk fænomen tæt forbundet med bevægelse og tiltrækning af ladninger i stof.
Grenen af fysik, der studerer interaktionen mellem elektriske og magnetiske fænomener, er også kendt som elektromagnetisme.
Ordet "elektricitet" blev foreslået af engelskmanden William Gilbert (1544-1603) fra græken elektron (slags rav, der tiltrækker genstande, når de gnides med forskellige stoffer). På den anden side opstod "magnetisme" sandsynligvis fra en tyrkisk region med aflejringer af magnetiseret magnetit (Magnesia), hvor en gammel græsk stamme kendt som Magnetes boede.
Imidlertid var det indtil 1820, at Hans Christian Oersted (1777-1851) lykkedes at demonstrere effekten af en elektrisk strøm på kompassets opførsel, således blev studiet af elektromagnetisme født.
Grundlæggende om elektromagnetisme
Magneter og elektricitet har altid været genstand for fascination for menneskeheden. Hans oprindelige tilgang tog forskellige kurser, der nåede et mødested i slutningen af det 19. århundrede. For at forstå, hvad elektromagnetisme handler om, lad os gennemgå nogle grundlæggende begreber.
Elektrisk ladning
Elektrisk ladning er en grundlæggende egenskab ved de partikler, der udgør stof. Grundlaget for alle elektriske ladninger ligger i atomstrukturen. Atomet koncentrerer positive protoner i kernen, og negative elektroner bevæger sig rundt om kernen. Når antallet af elektroner og protoner er ens, har vi et atom med en neutral ladning. Når atomet får en elektron, er det tilbage med en negativ ladning (anion), og når det mister en elektron, forbliver den med en positiv ladning (kation).
Så overvejes det elektronens ladning som den basale enhed eller kvante for den elektriske ladning. Dette svarer til 1,60 x 10 -19 coulomb (C), som er måleenheden for ladninger, til ære for den franske fysiker Charles Augustin de Coulomb.
Elektrisk felt og magnetfelt
EN elektrisk felt Det er et kraftfelt, der omgiver en ladning eller ladet partikel. Det vil sige, at en ladet partikel påvirker eller udøver en kraft på en anden ladet partikel, der er i nærheden. Det elektriske felt er en vektormængde repræsenteret af brevet OG hvis enheder er volt pr. meter (V / m) eller newton pr. coulomb (N / C).
På den anden side er magnetfelt Det sker, når der er en strøm eller bevægelse af ladninger (en elektrisk strøm). Vi kan så sige, at det er regionen, hvor de magnetiske kræfter virker. Således omgiver et elektrisk felt enhver ladet partikel, og bevægelsen af den ladede partikel skaber et magnetfelt.
Hver bevægelig elektron producerer et lille magnetfelt i atomet. For de fleste materialer bevæger elektroner sig i forskellige retninger, så magnetfelterne annullerer. I nogle elementer, såsom jern, nikkel og cobalt, bevæger elektronerne sig i en præferenceretning og producerer et nettomagnetisk felt. Materialer af denne type kaldes ferromagnetisk.
Magneter og elektromagneter
EN magnet Det er resultatet af den permanente justering af atomernes magnetfelter i et jernstykke. I et almindeligt stykke jern (eller andet ferromagnetisk materiale) er magnetfelterne tilfældigt orienterede, så det fungerer ikke som en magnet. Magnetens nøglefunktion er, at de har to poler: nord og syd.
EN elektromagnet Det består af et stykke jern inde i en trådspole, gennem hvilken en strøm kan føres. Når strømmen er tændt, justeres magnetfelterne fra hvert atom, der udgør jernstykket, med det magnetfelt, der produceres af strømmen i trådspolen, hvilket øger den magnetiske kraft.
Elektromagnetisk induktion
Elektromagnetisk induktion, opdaget af Joseph Henry (1797-1878) og Michael Faraday (1791-1867), er produktion af elektricitet ved hjælp af et magnetisk felt i bevægelse. Ved at føre et magnetfelt gennem en trådspole eller andet ledende materiale, forårsages en strøm af ladning eller strøm, når kredsløbet er lukket.
Elektromagnetisk induktion er grundlaget for generatorer og praktisk talt al elektrisk energi produceret i verden.
Anvendelser af elektromagnetisme
Elektromagnetisme er grundlaget for driften af elektriske og elektroniske enheder, som vi bruger dagligt.
Mikrofoner
Mikrofoner har en tynd membran, der vibrerer som reaktion på lyd. Fastgjort til membranen er en trådspole, der er en del af en magnet og bevæger sig langs med membranen. Spolens bevægelse gennem magnetfeltet omdanner lydbølger til elektrisk strøm, der overføres til en højttaler og forstærkes.
Generatorer
Generatorer bruger mekanisk energi til at producere elektrisk energi. Mekanisk energi kan komme fra vanddamp, skabt ved forbrænding af fossile brændstoffer eller fra faldende vand i vandkraftværker.
Elektrisk motor
En motor bruger elektrisk energi til at producere mekanisk energi. Induktionsmotorer bruger vekselstrøm til at konvertere elektrisk energi til mekanisk energi. Dette er de motorer, der typisk bruges i husholdningsapparater, såsom blæsere, tørretumblere, skiver og blendere.
En induktionsmotor består af en roterende del (rotor) og en stationær del (stator). Det rotor Det er en jerncylinder med riller, langs hvilke nogle finner eller kobberstænger er fastgjort. Rotoren er lukket i en beholder med spoler eller drejninger af ledende ledning, gennem hvilken vekselstrøm ledes, og bliver til elektromagneter.
Passagen af vekselstrøm gennem spolerne frembringer et magnetfelt, der igen inducerer en strøm og et magnetfelt i rotoren. Samspillet mellem magnetfelter i stator og rotor forårsager en vridning i rotoren, der gør det muligt at arbejde.
Maglev: tog, der svæver
Magnetisk svævede tog bruger elektromagnetisme til at løfte, styre og drive sig selv på et specielt spor. Japan og Tyskland er pionerer i brugen af disse tog som transportmiddel. Der er to teknologier: elektromagnetisk suspension og elektrodynamisk suspension.
Det elektromagnetisk suspension den er baseret på de attraktive kræfter mellem kraftige elektromagneter i bunden af toget og jernbanesporet. Magnetkraften justeres således, at toget forbliver ophængt over sporet, mens det drives af et magnetfelt, der bevæger sig fremad ved interaktion mellem laterale magneter i toget.
Det elektrodynamisk suspension det er baseret på den frastødende kraft mellem magneter på toget og et induceret magnetfelt på jernbanesporet. Denne type tog har brug for hjul for at kunne nå en kritisk hastighed svarende til fly, når de er ved at tage afsted.
Medicinsk diagnostik
Magnetisk resonansbilleddannelse er en af de teknologier, der har størst effekt i moderne medicin. Det er baseret på virkningen af stærke magnetiske felter på brintkernerne i kroppens vand.
Elektromagnetiske fænomener
Mange af de elektromagnetiske fænomener, som vi kender, er en konsekvens af jordens magnetfelt. Dette felt genereres af elektriske strømme inde i planeten. Jorden ligner derefter en stor magnetisk bjælke i den, hvor den magnetiske nordpol er ved den geografiske sydpol, og den magnetiske sydpol svarer til den geografiske nordpol.
Rumlig orientering
Kompasset er et instrument, der stammer fra cirka 200 år før Kristus. Det er baseret på retningen af en magnetiseret metalnål mod det geografiske nord.
Nogle dyr og andre levende ting kan opdage Jordens magnetfelt og dermed orientere sig i rummet. En af målretningsstrategierne er gennem specialiserede celler eller organer, der indeholder magnetitkrystaller, et jernoxidmineral, der opretholder et permanent magnetfelt.
De nordlige og sydlige nordlys
Det Jordens magnetfelt Det fungerer som en beskyttende barriere mod bombardement af ioniserede partikler med høj energi, der stammer fra solen (bedre kendt som solvinden). Disse omdirigeres til polarområderne, spændende atomer og molekyler i atmosfæren. Auroraernes karakteristiske lys (boreal på den nordlige halvkugle og australske på den sydlige halvkugle) er produktet af energiudstrålingen, når de ophidsede elektroner vender tilbage til deres basaltilstand.
Maxwell og teorien om elektromagnetisme
James Clerk Maxwell udledte mellem 1864 og 1873 de matematiske ligninger, der forklarer arten af magnetiske og elektriske felter. På denne måde gav Maxwells ligninger en forklaring på egenskaberne ved elektricitet og magnetisme. Specifikt viser disse ligninger:
- hvordan en elektrisk ladning producerer et elektrisk felt,
- hvordan strømme producerer magnetfelter, og
- hvordan ændring af et magnetfelt producerer et elektrisk felt.
Maxwells bølgeligning tjente også til at vise, at ændring af et elektrisk felt skaber en selvforplantende elektromagnetisk bølge med elektriske og magnetiske komponenter. Maxwells arbejde forenede de tilsyneladende separate områder inden for elektricitet, magnetisme og lys.
- Elektricitet.
- Magnetisme.
- Fysisk.
- Filialer af fysik.
