Elektrības un magnētisma saistība

Elektroenerģija un magnētisms ir atsevišķas, tomēr savstarpēji saistītas parādības, kas saistītas ar elektromagnētiskais spēks. Kopā tie veido pamatu elektromagnētisms, galvenā fizikas disciplīna.

Galvenās izņemtās preces: elektrība un magnētisms

Izņemot uzvedību dēļ smaguma spēks, gandrīz katru notikumu ikdienas dzīvē izraisa elektromagnētiskais spēks. Tas ir atbildīgs par atomu mijiedarbību un matērijas un enerģijas plūsmu. Otrs pamata spēki ir vājš un spēcīgs kodolspēks, kas regulē radioaktīvo sabrukšanu un atomu kodolu veidošanās.

Tā kā elektrība un magnētisms ir neticami svarīgi, ieteicams sākt ar pamatzināšanu par to, kas viņi ir un kā viņi strādā.

Elektroenerģija ir parādība, kas saistīta gan ar stacionāriem, gan ar kustīgiem elektriskiem lādiņiem. Elektriskā lādiņa avots varētu būt elementāra daļiņa, elektrons (kuram ir negatīvs lādiņš), a protons (kuram ir pozitīvs lādiņš), jons vai jebkurš lielāks ķermenis, kurā nav pozitīvā un negatīvā līdzsvara uzlādēt. Pozitīvās un negatīvās lādiņas piesaista viena otru (piemēram, protonus piesaista elektroni), savukārt līdzīgi lādiņi atgrūž viens otru (piemēram, protoni atgrūž citus protonus un elektroni atgrūž citus elektroni).

Pazīstami elektrības piemēri ir zibens, elektriskā strāva no kontaktligzdas vai akumulatora un statiskās elektrības. Bieži SI vienības Elektroenerģijas skaitā ietilpst ampērs (A) strāvai, kulons (C) elektriskajam lādiņam, volti (V) potenciāla starpībai, omi (Ω) pretestībai un vati (W) jaudai. Stacionāram punktveida lādiņam ir elektriskais lauks, bet, ja lādiņš tiek aktivizēts, tas rada arī magnētisko lauku.

Magnētisms tiek definēts kā fiziska parādība, ko rada kustīga elektriskā lādiņa. Arī magnētiskais lauks var izraisīt lādētu daļiņu pārvietošanos, radot elektrisko strāvu. Elektromagnētiskajam vilnim (piemēram, gaismai) ir gan elektrisks, gan magnētisks komponents. Abas viļņa sastāvdaļas pārvietojas vienā virzienā, bet ir orientētas taisnā leņķī (90 grādi) viena pret otru.

Tāpat kā elektrība, magnētisms rada pievilcību un atgrūšanos starp objektiem. Kamēr elektrība balstās uz pozitīvajām un negatīvajām lādēm, magnētiskie monopoli nav zināmi. Jebkurai magnētiskajai daļiņai vai objektam ir “ziemeļu” un “dienvidu” pols ar virzieniem, kuru pamatā ir Zemes magnētiskā lauka orientācija. Patīk magnēta stabi atgrūž viens otru (piemēram, ziemeļi atgrūž ziemeļus), bet pretējie stabi piesaista viens otru (ziemeļi un dienvidi piesaista).

Pie pazīstamiem magnētisma piemēriem var minēt: a kompasa adatas reakcija Zemes magnētiskajam laukam, stieņu magnētu pievilcībai un atgrūšanai un lauka apkārtējie elektromagnēti. Tomēr katram kustīgajam elektriskajam lādiņam ir magnētiskais lauks, tāpēc atomu riņķojošie elektroni rada magnētisko lauku; ar elektropārvades līnijām ir saistīts magnētiskais lauks; un cietie diski un skaļruņi, lai darbotos, ir atkarīgi no magnētiskajiem laukiem. Galvenās magnētisma SI vienības ir tesla (T) magnētiskās plūsmas blīvumam, weber (Wb) magnētiskajai plūsmai, ampērs uz metru (A / m) magnētiskā lauka stiprumam un Henrijs (H) induktivitātei.

Vārds elektromagnētisms nāk no grieķu darbu kombinācijas elektron, kas nozīmē "dzintars" un magnetis litos, kas nozīmē "magnēzija akmens", kas ir magnētiska dzelzs rūda. Senie Grieķi bija pazīstami ar elektrību un magnētismu, bet uzskatīja tos par divām atsevišķām parādībām.

Attiecības, kas pazīstamas kā elektromagnētisms netika aprakstīts, kamēr nebija publicēts Džeimsa ierēdnis Maksvels Traktāts par elektrību un magnētismu 1873. gadā. Maksvela darbs ietvēra divdesmit slavenus vienādojumus, kuri kopš tā laika ir saīsināti četros daļējos diferenciālvienādojumos. Pamatjēdzieni, ko pārstāv vienādojumi, ir šādi:

1. Tāpat kā elektriskie lādiņi atgrūž, un atšķirībā no elektriskajiem lādiņiem tas piesaista. Piesaistes vai atbaidīšanas spēks ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tiem.
2. Magnētiskie stabi vienmēr pastāv kā ziemeļu-dienvidu pāri. Tāpat kā stabi atgrūž, patīk un piesaista atšķirīgi.
3. Elektriskā strāva stieplē rada magnētisko lauku ap vadu. Magnētiskā lauka virziens (pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji tam) ir atkarīgs no strāvas virziena. Šis ir "labās rokas noteikums", kurā magnētiskā lauka virziens seko labās rokas pirkstiem, ja īkšķis ir vērsts pašreizējā virzienā.
4. Virzot stieples cilpu virzienā uz magnētisko lauku vai prom no tā, vadā tiek ierosināta strāva. Strāvas virziens ir atkarīgs no kustības virziena.

Maksvela teorija bija pretrunā ar Ņūtona mehāniku, tomēr eksperimenti pierādīja Maksvela vienādojumus. Galu galā konfliktu atrisināja Einšteina īpašās relativitātes teorija.

• Medības, Brūss Dž. (2005). Maksveļi. Kornels: Kornelio universitātes prese. lpp. 165–166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• Starptautiskā tīras un lietišķās ķīmijas savienība (1993). Daudzumi, vienības un simboli fizikālajā ķīmijā, 2. izdevums, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. lpp. 14–15.
• Ravaioli, Fawwaz T. Ulabijs, Ēriks Mičelsens, Umberto (2010). Lietišķās elektromagnētikas pamati (6. izd.). Bostona: Prentice Hall. lpp. 13. ISBN 978-0-13-213931-1.