Vsebina
Theelektromagnetizem To je veja fizike, ki se približuje področjem elektrike in magnetizma iz teorije povezovanja, da bi oblikovala eno od štirih temeljnih sil vesolja, znanih do zdaj: elektromagnetizem. Druge temeljne sile (ali temeljne interakcije) so gravitacija ter močne in šibke jedrske interakcije.
Elektromagnetizem je teorija polja, ki temelji na fizikalnih velikostih vektor ali tenzor, ki so odvisni od položaja v prostoru in času. Temelji na štirih vektorskih diferencialnih enačbah (ki jih je oblikoval Michael Faraday, prvič pa jih je razvil James Clerk Maxwell, zato so bili krščeni kot Maxwellove enačbe), ki omogočajo skupno preučevanje električnih in magnetnih polj, pa tudi električnega toka, električne polarizacije in magnetne polarizacije.
Po drugi strani pa je elektromagnetizem makroskopska teorija.To pomeni, da preučuje velike elektromagnetne pojave, ki veljajo za veliko število delcev in na velike razdalje, saj na atomski in molekularni ravni odstopa drugi disciplini, znani kot kvantna mehanika.
Kljub temu se je po kvantni revoluciji 20. stoletja začelo iskanje kvantne teorije elektromagnetne interakcije, kar je povzročilo kvantno elektrodinamiko.
- Glej tudi: Magnetni materiali
Področja uporabe elektromagnetizma
To področje fizike je bilo ključno za razvoj številnih disciplin in tehnologij, zlasti inženirstva in elektronike, pa tudi za shranjevanje električne energije in celo njeno uporabo na področju zdravja, aeronavtike ali gradbeništva. mestni.
Tako imenovana druga industrijska revolucija ali tehnološka revolucija ne bi bila mogoča brez osvajanja električne energije in elektromagnetizma.
Primeri uporabe elektromagnetizma
- Poštne znamke. Mehanizem teh vsakdanjih pripomočkov vključuje kroženje električnega naboja skozi elektromagnet, katerega magnetno polje privlači drobno kovinsko kladivo proti zvoncu, prekine vezje in mu omogoči, da se znova zažene, zato ga kladivo večkrat udari in proizvaja zvok, ki pritegne našo pozornost.
- Vlaki z magnetnim vzmetenjem. Namesto da bi se vozil po tirih kot običajni vlaki, je ta ultratehnološki model vlaka v magnetni levitaciji, zahvaljujoč močnim elektromagnetom, nameščenim v spodnjem delu. Tako električni odboj med magneti in kovino perona, po katerem vozi vlak, ohranja težo vozila v zraku.
- Električni transformatorji. Transformator, tiste cilindrične naprave, ki jih v nekaterih državah vidimo na daljnovodih, služijo za nadzor (povečanje ali zmanjšanje) napetosti izmeničnega toka. To storijo skozi tuljave, razporejene okoli železnega jedra, katerih elektromagnetna polja omogočajo modulacijo jakosti odhajajočega toka.
- Elektromotorji. Elektromotorji so električni stroji, ki z vrtenjem okoli osi pretvorijo električno energijo v mehansko. Ta energija ustvarja gibanje mobilnega telefona. Njegovo delovanje temelji na elektromagnetnih silah privlačnosti in odbijanja med magnetom in tuljavo, skozi katero kroži električni tok.
- Dinamo. Te naprave se uporabljajo za vrtenje koles vozila, na primer avtomobila, za vrtenje magneta in ustvarjanje magnetnega polja, ki napaja izmenični tok v tuljave.
- Telefon. Čarobnost te vsakodnevne naprave ni nič drugega kot zmožnost pretvorbe zvočnih valov (kot je glas) v modulacije elektromagnetnega polja, ki jih lahko najprej pošlje kabel v sprejemnik na drugem koncu, ki lahko prelije obdelati in obnoviti elektromagnetno vsebovane zvočne valove.
- Mikrovalovne pečice Te naprave delujejo od ustvarjanja in koncentracije elektromagnetnih valov na hrani. Ti valovi so podobni tistim, ki se uporabljajo za radijsko komunikacijo, vendar z visoko frekvenco, ki vrti diplode (magnetne delce) v hrani z zelo velikimi hitrostmi, saj se poskušajo uskladiti z nastalim magnetnim poljem. To gibanje ustvarja toploto.
- Slikanje z magnetno resonanco (MRI). Ta medicinska uporaba elektromagnetizma je bil napredek brez primere v zdravstvenih zadevah, saj omogoča neinvaziven pregled notranjosti telesa živih bitij, od elektromagnetne manipulacije z vodikovimi atomi v njem, da bi ustvaril področje, ki ga lahko razlagajo specializirani računalniki.
- Mikrofoni Te danes tako pogoste naprave delujejo zahvaljujoč membrani, ki jo privlači elektromagnet, katere občutljivost na zvočne valove omogoča njihovo pretvorbo v električni signal. To lahko nato prenesete in dešifrirate na daljavo ali celo shranite in razmnožite kasneje.
- Maseni spektrometri. Gre za napravo, ki omogoča zelo natančno analizo sestave nekaterih kemičnih spojin, začenši z magnetno ločitvijo atomov, ki jih sestavljajo, z njihovo ionizacijo in branjem s pomočjo specializiranega računalnika.
- Osciloskopi. Elektronski instrumenti, katerih namen je grafično predstaviti električne signale, ki se sčasoma razlikujejo od danega vira. Za to uporabljajo koordinatno os na zaslonu, katere črte so plod merjenja napetosti iz določenega električnega signala. V medicini se uporabljajo za merjenje funkcij srca, možganov ali drugih organov.
- Magnetne kartice. Ta tehnologija omogoča obstoj kreditnih ali debetnih kartic, ki imajo na določen način polariziran magnetni trak, za šifriranje informacij glede na usmerjenost njihovih feromagnetnih delcev. Z vnašanjem informacij vanje določene naprave na določen način polarizirajo omenjene delce, tako da jih je nato mogoče "prebrati", da pridobijo informacije.
- Digitalno shranjevanje na magnetnih trakovih. Ključen v svetu računalništva in računalnikov omogoča shranjevanje velikih količin informacij na magnetnih diskih, katerih delci so na poseben način polarizirani in razvozlani z računalniškim sistemom. Ti diski so lahko odstranljivi, na primer pogoni s peresom ali diskete, ki zdaj ne delujejo, ali pa so trajni in bolj zapleteni, kot trdi diski.
- Magnetni bobni. Ta model shranjevanja podatkov, priljubljen v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja, je bil ena prvih oblik magnetnega shranjevanja podatkov. Je votel kovinski valj, ki se vrti z velikimi hitrostmi, obdan z magnetnim materialom (železov oksid), na katerega se s pomočjo kodiranega polarizacijskega sistema natisnejo informacije. V nasprotju z diski ni imel bralne glave in mu je omogočal nekaj gibčnosti pri iskanju informacij.
- Kolesarske luči. Luči, vgrajene v sprednji del koles, ki se vklopijo med potovanjem, delujejo zahvaljujoč vrtenju kolesa, na katerega je pritrjen magnet, katerega vrtenje ustvarja magnetno polje in zato skromen vir izmenične električne energije. Ta električni naboj se nato odvede do žarnice in prevede v svetlobo.
- Nadaljujte z: Bakrene aplikacije
