Elektromagnetizam je sila od najvažnijih, jer uz gravitacijsku, jaka nuklearna i slaba nuklearna je dio temeljnih sila u svemiru, koje su one koje se ne može objasniti u smislu više osnovnih snaga. Ova sila utječe samo na tijela nabijena električnom energijom, a odgovorna je za kemijske i fizičke transformacije atoma i molekula. Elektromagnetizam je prisutan svakodnevno, kako u prirodnim tako i u umjetnim pojavama.
Što je elektromagnetizam
Sadržaj
Kada se govori o terminu elektromagnetizam u fizici, on se odnosi na povezanost električnih i magnetskih pojava, kao i na interakciju obje sile. To utječe na tekućine, plinove i krute tvari.
U prirodi je elektromagnetizam prisutan u pojavama kao što su radio valovi s Mliječne staze, infracrveno zračenje tijela na sobnoj temperaturi, svjetlost, ultraljubičasto zračenje Sunca, gama zračenje, sjeverno svjetlo i australes, između ostalih.
S druge strane, primjena elektromagnetizma u svakodnevnom životu je raznolika. Takav je slučaj kompasa, čije kretanje igala generiraju polarni magnetski principi, a električni principi interakcije mehanizma i trenja koje nastaje. Zvono, električna gitara, elektromotor, transformatori, mikrovalne pećnice, motori, mikrofoni, zrakoplovi, digitalni fotoaparati, mobiteli, termometri, ploče, ultrazvučni aparati, modemi, tomografi, neki su od najpoznatijih objekata u kojima se odvija ova pojava. a to u praktičnoj primjeni pokazuje što je elektromagnetizam.
Što je elektromagnetsko polje
To je osjetilno fizičko polje u kojem međusobno djeluju električne čestice proizvedene od električno nabijenih tijela ili predmeta. U takvom polju postoji količina elektromagnetske energije. Ali da bismo bolje razumjeli koncept, važno je razumjeti kako i zašto se generiraju električno polje i magnetsko polje.
Električno polje se odvija kada postoje razlike napona i što je napon veći, polje je veće. To je, dakle, prostor u kojem djeluju električne sile. Poznavanje opsega električnog polja omogućit će poznavanje razine intenziteta i onoga što se događa s nabojem u određenom dijelu polja, bez obzira što se ne zna što ga uzrokuje.
Sa svoje strane, magnetsko polje potječe od električnih struja, a što je veća struja, to je polje veće. Uznemirenost je koja magnet stvara u okolini, kako na njega utječe i u kojem smjeru. Predstavlja se poljskim linijama koje idu od vanjske strane sjevernog pola do južnog pola magneta, a unutra od južnog pola do sjevernog pola. Spomenute crte nikada se neće prijeći, pa se razdvajaju jedna od druge i od magneta, paralelne i tangencijalne smjeru polja u točkama.
Što je elektromagnetski spektar
To je skup elektromagnetskih energija valova, odnosno sve elektromagnetske radijacije u rasponu od onih s kraćom valnom duljinom (X-zrake, gama zrake), ultraljubičastog zračenja, svjetlosti i infracrvenog zračenja, do onih većih duljina (radio valovi).
Spektar predmeta ili fluida bit će karakteristična raspodjela njegovog elektromagnetskog zračenja. Postoji teorija da je granica najkraće valne duljine približno Planckova duljina (mjera subatomske duljine), a gornja granica duge valne duljine je veličina samog svemira, iako je spektar kontinuiran i beskonačan.
Maxwellove jednadžbe
James Maxwell uspio je formulirati elektromagnetsku teoriju, uključujući elektricitet, magnetizam i svjetlost kao različite izraze istog fenomena. Ova hipoteza koju je razvio fizičar nazvana je Klasična teorija elektromagnetskog zračenja.
Od davnina su znanstvenici i ljudi fascinirano promatrali elektromagnetske pojave, poput elektrostatike, magnetizma i drugih manifestacija unutar ovog polja, ali tek u 19. stoljeću, zahvaljujući radu različitih znanstvenika, mogli su objasniti dio dijelova koji su činili zagonetku elektromagnetizma kakvu danas poznajemo.
Maxwell je taj koji ih je objedinio u četiri jednadžbe: Gaussov zakon, Gaussov zakon za magnetsko polje, Faradayev zakon i generalizirani Ampèreov zakon, koji je pomogao definirati što je elektromagnetizam.
1. Gaussov zakon: opisuje kako naboji utječu na električno polje i utvrđuje da su ti naboji izvori električnog polja sve dok su pozitivni ili da tone ako su negativni. Stoga, poput naboja odbijaju se, a različiti naboji privlače. Ovaj zakon na isti način utvrđuje da će električno polje slabiti s udaljenošću prema inverznom kvadratnom zakonu (intenzitet je obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti od središta ishodišta) i dajući mu geometrijska svojstva.
2. Gaussov zakon magnetizma: navodi da unutar magnetskog polja ne postoje niti izvori niti ponori, stoga nema magnetskih naboja. U nedostatku izvora i sudopera, magnetska polja koja generiraju predmeti moraju se zatvoriti u sebe. Zbog toga će se, ako se magnet podijeli na pola, magnetsko polje zatvoriti u području na kojem je izrezan, pa će se stvoriti dva magneta s po dva pola. To sugerira da bi monopoli na zemlji bili nemogući.
3. Faradayev zakon: kaže da će se magnetsko polje s vremenom promijeniti, aktivirati zatvaranjem. Ako se poveća, električno polje bit će usmjereno u smjeru kazaljke na satu, a ako se smanji, bit će usmjereno u suprotnom smjeru. Tada je istina da ne samo naboji i magneti mogu utjecati na polja, već i jedni na druge, u oba smjera.
Unutar ovog zakona promatra se elektromagnetska indukcija, koja je stvaranje električnih struja magnetskim poljima koja se mijenjaju s vremenom. Ova pojava proizvodi elektromotornu silu ili napon u tijelu izloženom magnetskom polju i, kako je navedeni objekt vodljiv, stvara se inducirana struja.
4. Ampèreov zakon: objašnjava da električno polje s pokretnim nabojima (električna struja) aktivira magnetsko polje zatvaranjem. Električna struja je vrlo korisna, jer se s njom mogu stvoriti umjetni magneti, prolaskom navedenog elementa kroz zavojnicu i, imajući magnetsko polje, što dovodi do toga da što je veća jačina struje, to će se snaga više pojačavati. intenzitet magnetskog polja. Ova vrsta magneta naziva se elektromagnet, a većina magnetskih polja na planetu generira se na ovaj način.
Grane elektromagnetizma
Da bismo u potpunosti razumjeli što je elektromagnetizam, moramo razumjeti različite manifestacije u tim elektromagnetskim pojavama: elektrostatiku, magnetostatiku, elektrodinamiku i magnetizam.
Elektrostatika
Elektrostatika se odnosi na proučavanje elektromagnetskih pojava koje potječu iz električno nabijenih tijela (ima višak - pozitivan naboj - ili nedostatak - negativni naboj - elektrona u atomima koji ga čine) u stanju mirovanja.
Poznato je da ako predmeti nabijeni električnom energijom imaju višak elektrona u atomima koji ih čine, tada će imati pozitivan naboj, a imat će negativan naboj kad im nedostaje.
Ta tijela međusobno vrše sile. Kada se nabijeni objekt podvrgne polju koji pripada drugom nabijenom objektu, na njega će djelovati sila proporcionalna veličini njegovog naboja i jačine polja na njegovom mjestu. Polaritet naboja odlučit će hoće li sila biti privlačna (kada su različite) ili odbojna (kada su iste). Elektrostatika je korisna za proučavanje i promatranje električnih oluja.
Magnetizam
To je pojava kojom se tijela međusobno privlače ili odbijaju, ovisno o vrsti naboja koji imaju. Na sve postojeće materijale više ili manje će utjecati njihov sastav, ali jedini magnet koji je poznat u prirodi je magnetit (mineral koji se sastoji od dva željezna oksida i ima svojstvo privlačenja željeza, čelika i druga tijela).
Magneti imaju dva područja u kojima se sile manifestiraju s većom veličinom, smještena na krajevima i nazivaju se magnetskim polovima (sjeverni i južni).
Osnovno svojstvo interakcije između magneta je da se njihovi slični polovi međusobno odbijaju, dok se različiti privlače. To je zato što je ovaj učinak povezan s linijama magnetskog polja (od sjevernog pola prema jugu), a kad se približe dvije suprotnosti, linije preskaču s jednog pola na drugi (pridržavaju se), taj će se učinak smanjivati kako će se udaljenost između to dvoje je veće; Kad se približe dva jednaka pola, linije se počinju sabijati prema istom polu, a ako su stisnute, linije se šire, tako da se oba magneta ne mogu približiti i odbiti jedan od drugog.
Elektrodinamika
Proučava elektromagnetske pojave nabijenih tijela u pokretu i promjenjiva električna i magnetska polja. Unutar njega postoje tri pododjela: klasični, relativistički i kvantni.
- Klasika uključuje i druge učinke, poput indukcije i elektromagnetskog zračenja, magnetizma te indukcije i elektromotora.
- Relativist utvrđuje da će, imajući promatrača koji se pomiče iz referentnog okvira, mjeriti različite električne i magnetske učinke istog fenomena, jer se ni električno polje ni magnetska indukcija ne ponašaju kao vektorske fizičke veličine.
- Quantum opisuje interakciju između bozona (čestice koje nose interakciju) i fermiona (čestice koje nose materiju), a koristi se za objašnjenje atomskih struktura i odnosa između složenih molekula.
Magnetostatika
To je proučavanje fizičkih pojava u kojima konstantna magnetska polja interveniraju na vrijeme, odnosno proizvedena su stacionarnim strujama. To uključuje privlačnost koju magnet i elektromagnet imaju prema željezu i različitim metalima. Pojave nastale na ovom području karakterizirane su stvaranjem magnetskog polja oko magnetiziranog tijela koje gubi intenzitet s udaljenošću.
Što su elektromagnetski valovi
Oni su valovi kojima nije potreban materijalni medij za svoje širenje, pa mogu putovati kroz vakuum i konstantnom brzinom od 299.792 kilometara u sekundi. Nekoliko primjera ove vrste valova su svjetlost, mikrovalne pećnice, X-zrake te televizijski i radio prijenos.
Zračenja elektromagnetskog spektra predstavljaju difrakciju (odstupanje pri dobivanju neprozirnog objekta) i interferenciju (superpozicija valova), koja su tipična svojstva gibanja valova.
Primjena elektromagnetskih valova snažno je utjecala na svijet telekomunikacija omogućivši bežičnu komunikaciju putem radio valova.
Što je elektromagnetsko zračenje
To je širenje električnih i magnetskih čestica koje osciliraju i gdje svaka stvara polje (električno i magnetsko). Ovo zračenje uzrokuje valove koji se mogu širiti zrakom i vakuumom: elektromagnetski valovi.
