Wprowadzenie do elektromagnetyzmu: 5 ważnych aspektów

Sposób użycia elektromagnetyzm widać wszędzie wokół nas. Nie możemy sobie wyobrazić świata, w którym nie ma oświetlenia elektrycznego, telefonów, komputerów osobistych ani pociągów. Wszystko to dzieje się z powodu efekty elektromagnetyczne.

Historia elektromagnetyzmu

 Naukowiec, Ersted w swoich eksperymentach wykazał, że prądy elektryczne mogą wytwarzać pole magnetyczne, a Faraday eksperymentalnie zilustrował proces odwrotny. Wniosek z tych eksperymentów był taki pola elektryczne mogą być generowane przez zmienne pole magnetyczne, oraz Pola magnetyczne mogą być generowane przez pole elektryczne lub po prostu prądy elektryczne. James Clerk Maxwell również w ogromnym stopniu przyczynił się do powstania związku między polami elektrycznymi i magnetycznymi.

Później Einstein, również poprzez swoją szczególną teorię względności, stwierdził, że są one ze sobą powiązane i można je traktować jako jedno zjawisko. Interakcja między elektrycznością a magnetyzmem, którą badamy w tej gałęzi, jest znana jako elektromagnetyzm.

Co to jest elektromagnetyzm? 

Kiedy prąd przepływa przez przewodnik (np. Cewkę, drut), indukowane jest pole magnetyczne. Ten proces jest ogólnie znany jako elektromagnetyzm. Kierunki linii indukowanego pola magnetycznego można określić za pomocą reguły prawej śruby.

W ten sposób wyobrażamy sobie, że trzymamy drut, przez który przepływa prąd, tak że nasz kciuk wskazuje kierunek prądu, a sposób, w jaki linie pola magnetycznego zwijają się wokół drutu, jest podobny do zwijania się innych palców. W ten sposób możemy znaleźć kierunek pola magnetycznego drutu.

zasada kciuka prawej ręki
zasada kciuka prawej ręki
pole magnetyczne wokół przewodu przewodzącego prąd
kierunek linii pola magnetycznego wokół przewodu przewodzącego prąd

Po określeniu kierunku i orientacji pola magnetycznego pojawia się następne pytanie, jaka jest jego wielkość? Pole magnetyczne otaczające drut przewodzący prąd jest stosunkowo słabe dla ilości prądu ogólnie używanego w praktycznych zastosowaniach, wystarczającej tylko do odchylenia małej igły kompasu i nie tylko.

W celu wytworzenia silnych pól magnetycznych iw rezultacie większej ilości strumienia przy równej ilości prądu elektrycznego, przewody można owinąć w cewkę, w której poszczególne krążące wokół nich pola magnetyczne będą się następnie sumować.

Linie pola magnetycznego spowodowane cewką przewodzącą prąd
Linie pola magnetycznego spowodowane cewką przewodzącą prąd, Źródło zdjęcia - maniakiem3Elektrozawór VFPt prawidłowy 2CC BY-SA 3.0

Krótkie wyjaśnienie prądu elektrycznego i magnetyzmu jako dwóch podstawowych aspektów elektromagnetyzmu

Istotną częścią elektromagnetyzmu jest pojęcie elektryczności lub prądu elektrycznego, które z kolei jest związane z zachowaniem się ładunków w materii, w tym z ich rozkładem i ruchem. Różne materiały są klasyfikowane jako przewodniki lub izolatory na podstawie ruchu ładunków w nich. Można po prostu powiedzieć, że prąd elektryczny jest miarą przepływu ładunków.

Inną istotną częścią elektromagnetyzmu jest magnetyzm. Nauka o magnetyzmie narodziła się, gdy dokonano różnych obserwacji rud, które mogły przyciągać małe kawałki żelaza i wskazywały w określonym kierunku, gdy były trzymane na pływającym korku. Później wywnioskowano, że zjawisko to było wynikiem różnych spinowych momentów magnetycznych cząstek elementarnych.

Co to są fale elektromagnetyczne?

Matematyczne równania elektromagnetyczne podane przez Maxwella pokazują, że pole elektryczne i magnetyczne przemieszczają się razem w przestrzeni jako fala. Jest to możliwe, ponieważ zmieniające się pole magnetyczne indukuje zmieniające się pole elektryczne i odwrotnie, a te zmieniające się pola przemieszczają się w przestrzeni wzajemnie prostopadle do siebie, nawet przy braku jakiegokolwiek ośrodka. Tego rodzaju fale były następnie określane jako fale elektromagnetyczne.

Fale elektromagnetyczne
Fale elektromagnetyczne
Kredytowych Image: I1muEM-FalaCC BY-SA 4.0

Co to jest indukcja elektromagnetyczna?

Aby najpierw zrozumieć indukcję elektromagnetyczną, musimy wiedzieć o strumieniu magnetycznym. Podobnie jak strumień elektryczny, strumień magnetyczny jest proporcjonalny do liczby linii pola magnetycznego przechodzących przez powierzchnię. Względny ruch dowolnego pola magnetycznego i przewodnika powoduje zmianę strumienia magnetycznego przez przewodnik, co powoduje wytworzenie indukowanej siły elektromotorycznej (emf) lub napięcia. Zjawisko to jest znane jako indukcja elektromagnetyczna. Więcej o indukcji elektromagnetycznej dowiesz się w następnym rozdziale.

640px Prosty elektromagnes2
indukcja pola magnetycznego za pomocą pola elektrycznego, źródło zdjęcia - Simple_electromagnet.gif: Pierwszym przesyłającym był berserkerus at Rosyjska Wikipedia. Praca pochodna: Czetvorno (mówić) Modyfikacje obrazu źródłowego: obrócono w lewo o 90 ° i rozjaśniono, aby wydobyć szczegóły., Prosty elektromagnes 2, oznaczony jako domena publiczna, więcej informacji na ten temat Wikimedia Commons

Jaka jest siła elektromagnetyczna?

Siła elektryczna działa na naładowane cząstki. Ale siła magnetyczna działa na poruszające się naładowane cząstki. Stąd połączenie sił elektrycznych i magnetycznych na naładowanej cząstce można podsumować jako siłę elektromagnetyczną.

Więcej artykułów związanych z elektroniką kliknij tutaj

Przeczytaj także: