Kas yra elektromagnetizmas:
Elektromagnetizmas yra krūvių ir elektros bei magnetizmo sąveikos tyrimas. Elektra ir magnetizmas yra vieno fizinio reiškinio aspektai, glaudžiai susiję su krūvių judėjimu ir pritraukimu materijoje.
Fizikos šaka, tirianti elektrinių ir magnetinių reiškinių sąveiką, taip pat žinoma kaip elektromagnetizmas.
Žodį „elektra“ pasiūlė anglas Williamas Gilbertas (1544–1603) iš graiko elektron (gintaro rūšis, pritraukianti daiktus, kai trinama įvairiomis medžiagomis). Kita vertus, „magnetizmas“ tikriausiai atsirado iš Turkijos regiono su įmagnetinto magnetito (Magnesia) nuosėdomis, kur gyveno senovės graikų gentis, žinoma kaip magnetai.
Tačiau iki 1820 m. Hansui Christianui Oerstedui (1777–1851) pavyko parodyti elektros srovės poveikį kompaso elgesiui, taigi gimė elektromagnetizmo tyrimas.
Elektromagnetizmo pagrindai
Magnetai ir elektra visada buvo susižavėję žmonija. Pradinis jo požiūris vyko į skirtingus kursus, kurie XIX amžiaus pabaigoje pasiekė susitikimo tašką. Norėdami suprasti, kas yra elektromagnetizmas, apžvelkime keletą pagrindinių sąvokų.
Elektros krūvis
Elektros krūvis yra pagrindinė dalelių, sudarančių medžiagą, savybė. Visų elektros krūvių pagrindas yra atominėje struktūroje. Atomas koncentruoja teigiamus protonus branduolyje, o neigiami elektronai juda aplink branduolį. Kai elektronų ir protonų skaičius yra lygus, mes turime neutralaus krūvio atomą. Kai atomas gauna elektroną, jam lieka neigiamas krūvis (anijonas), o pametęs elektroną jis lieka su teigiamu krūviu (katijonu).
Tada svarstoma elektrono, kaip pagrindinio elektrinio krūvio, vieneto arba kvantų krūvis. Tai atitinka 1,60 x 10 -19 kulonas (C), kuris yra krūvių matavimo vienetas, prancūzų fiziko Charleso Augustino de Coulombo garbei.
Elektrinis laukas ir magnetinis laukas
A elektrinis laukas Tai jėgos laukas, kuris supa krūvį ar įkrautą dalelę. Tai yra, įkrauta dalelė veikia ar veikia jėgą kitai šalia esančiai įkrautai dalelei. Elektrinis laukas yra raidinis vektorinis dydis IR kurio vienetai yra voltas metrui (V / m) arba niutonas kulonui (N / C).
Kita vertus, magnetinis laukas Tai įvyksta, kai vyksta krūvių srautas arba judėjimas (elektros srovė). Tada galime sakyti, kad tai yra regionas, kuriame veikia magnetinės jėgos. Taigi elektrinis laukas supa bet kokią įkrautą dalelę, o judant įkrautai dalelei sukuriamas magnetinis laukas.
Kiekvienas judantis elektronas sukuria mažą magnetinį lauką atome. Daugumos medžiagų elektronai juda skirtingomis kryptimis, todėl magnetiniai laukai išnyksta. Kai kuriuose elementuose, tokiuose kaip geležis, nikelis ir kobaltas, elektronai juda lengvatine kryptimi ir sukuria grynąjį magnetinį lauką. Šios rūšies medžiagos vadinamos feromagnetinis.
Magnetai ir elektromagnetai
A magnetas Tai yra nuolatinio geležies gabalo atomų magnetinių laukų išlyginimo rezultatas. Paprastame geležies (ar kitos feromagnetinės medžiagos) gabale magnetiniai laukai yra atsitiktinai orientuoti, todėl jis neveikia kaip magnetas. Pagrindinis magnetų bruožas yra tas, kad jie turi du polius: šiaurinį ir pietinį.
A elektromagnetas Jį sudaro vielos ritės viduje esantis geležies gabalas, per kurį galima perduoti srovę. Kai srovė įjungta, kiekvieno atomo, sudarančio geležies gabalą, magnetiniai laukai sutampa su vielos ritėje esančios srovės sukurtu magnetiniu lauku, padidindami magnetinę jėgą.
Elektromagnetinė indukcija
Elektromagnetinė indukcija, kurią atrado Josephas Henry (1797-1878) ir Michaelas Faraday (1791-1867), yra elektros gamyba naudojant judantį magnetinį lauką. Praleidžiant magnetinį lauką per vielos ritę ar kitą laidžią medžiagą, uždarius grandinę, atsiranda krūvio ar srovės srautas.
Elektromagnetinė indukcija yra generatorių ir praktiškai visos pasaulyje pagaminamos elektros energijos pagrindas.
Elektromagnetizmo taikymai
Elektromagnetizmas yra elektrinių ir elektroninių prietaisų, kuriuos naudojame kasdien, veikimo pagrindas.
Mikrofonai
Mikrofonai turi ploną membraną, kuri vibruoja kaip atsakas į garsą. Prie membranos pritvirtinta vielos ritė, kuri yra magneto dalis ir juda kartu su membrana. Ritės judėjimas per magnetinį lauką paverčia garso bangas į elektros srovę, kuri perduodama į garsiakalbį ir sustiprinama.
Generatoriai
Elektros energijai gaminti generatoriai naudoja mechaninę energiją. Mechaninė energija gali būti gaunama iš vandens garų, susidarančių deginant iškastinį kurą, arba iš krintančio vandens hidroelektrinėse.
Elektrinis variklis
Variklis naudoja elektros energiją mechaninei energijai gaminti. Indukciniai varikliai naudoja kintamą srovę, kad paverstų elektros energiją mechanine. Tai varikliai, paprastai naudojami buitinėje technikoje, pavyzdžiui, ventiliatoriuose, džiovyklose, poveržlėse ir maišytuvuose.
Asinchroninis variklis susideda iš besisukančios dalies (rotoriaus) ir nejudančios dalies (statoriaus). The rotorius Tai geležinis cilindras su grioveliais, išilgai kurių pritvirtinti kai kurie pelekai arba variniai strypai. Rotorius uždarytas į laidžios vielos ritinių ar posūkių konteinerį, per kurį praeina kintama srovė, tapdama elektromagnetais.
Kintamosios srovės perėjimas per ritinius sukuria magnetinį lauką, kuris savo ruožtu sukelia rotoriaus srovę ir magnetinį lauką. Statoriaus ir rotoriaus magnetinių laukų sąveika sukelia rotoriaus sukimąsi, leidžiantį atlikti darbą.
Maglevas: traukiniai levituoja
Magnetiniu būdu skleidžiami traukiniai naudoja elektromagnetizmą, kad pakeltų, nukreiptų ir varytų save specialiu bėgių keliu. Japonija ir Vokietija yra šių traukinių kaip transporto priemonės pradininkės. Yra dvi technologijos: elektromagnetinė pakaba ir elektrodinaminė pakaba.
The elektromagnetinė pakaba jis pagrįstas patraukliomis jėgomis tarp galingų elektromagnetų traukinio pagrinde ir bėgių kelio. Magnetinė jėga sureguliuojama taip, kad traukinys liktų pakibęs virš bėgių, tuo tarpu jį valdo magnetinis laukas, kuris eina į priekį sąveikaujant šoniniams magnetams traukinyje.
The elektrodinaminė pakaba jis pagrįstas atstumia jėga tarp traukinyje esančių magnetų ir sukelto magnetinio lauko geležinkelio bėgiuose. Šio tipo traukiniams reikia ratų, kad jie galėtų pasiekti kritinį greitį, panašų į lėktuvus, kai jie ruošiasi kilti.
Medicininė diagnostika
Magnetinio rezonanso tomografija yra viena iš technologijų, turinčių didžiausią įtaką šiuolaikinėje medicinoje. Jis pagrįstas stiprių magnetinių laukų poveikiu vandenilio vandenilio kūno vandens branduoliams.
Elektromagnetiniai reiškiniai
Daugelis mums žinomų elektromagnetinių reiškinių yra Žemės magnetinio lauko pasekmė. Šį lauką sukuria elektros srovės planetos viduje. Žemė tada primena didelę magnetinę juostą joje, kur magnetinis šiaurės ašigalis yra ties geografiniu pietų ašimi, o magnetinis pietų ašigalis atitinka geografinį šiaurės ašigalį.
Erdvinė orientacija
Kompasas yra maždaug 200 metų prieš Kristų sukurtas instrumentas. Jis pagrįstas įmagnetintos metalinės adatos orientacija į geografinę šiaurę.
Kai kurie gyvūnai ir kiti gyvi daiktai gali aptikti Žemės magnetinį lauką ir taip orientuotis kosmose. Viena iš taikymo strategijų yra per specializuotas ląsteles ar organus, kuriuose yra magnetito kristalai, geležies oksido mineralas, palaikantis nuolatinį magnetinį lauką.
Šiaurinis ir pietinis auroras
The Žemės magnetinis laukas Tai veikia kaip apsauginė barjera nuo iš Saulės sklindančių didelės energijos jonizuotų dalelių (geriau žinomų kaip saulės vėjas) bombardavimo. Jie nukreipiami į polinius regionus, jaudinančius atomus ir molekules atmosferoje. Būdingi aurorų žibintai (borealiniai šiauriniame pusrutulyje ir australai pietų pusrutulyje) yra energijos emanacijos produktas, kai sužadinti elektronai grįžta į bazinę būseną.
Maksvelas ir elektromagnetizmo teorija
Jamesas Clerkas Maxwellas tarp 1864 ir 1873 m. Padarė matematines lygtis, paaiškinančias magnetinio ir elektrinio lauko pobūdį. Tokiu būdu Maxwello lygtys paaiškino elektros ir magnetizmo savybes. Konkrečiai, šios lygtys rodo:
- kaip elektrinis krūvis sukuria elektrinį lauką,
- kaip srovės sukuria magnetinius laukus ir
- kaip keičiantis magnetiniam laukui susidaro elektrinis laukas.
Maksvelo bangų lygtys taip pat parodė, kad keičiant elektrinį lauką, savaime plinta elektromagnetinė banga su elektriniais ir magnetiniais komponentais. Maksvelo darbas suvienijo, atrodo, atskiras elektros, magnetizmo ir šviesos fizikos sritis.
- Elektra.
- Magnetizmas.
- Fizinis.
- Fizikos šakos.
