Зміст
електромагнетизм Це розділ фізики, який наближається до областей електрики та магнетизму від об’єднуючої теорії, щоб сформулювати одну з чотирьох основних сил Всесвіту, відомих на сьогодні: електромагнетизм. Іншими фундаментальними силами (або фундаментальними взаємодіями) є гравітація та сильні та слабкі ядерні взаємодії.
Теорія електромагнетизму - це теорія поля, тобто заснована на фізичних величинах вектор або тензор, які залежать від положення в просторі та часі. Він базується на чотирьох векторних диференціальних рівняннях (сформульованих Майклом Фарадеєм і вперше розроблених Джеймсом Клерком Максвеллом, саме тому вони були охрещені як Рівняння Максвелла), що дозволяють спільно вивчати електричне та магнітне поля, а також електричний струм, електричну поляризацію та магнітну поляризацію.
З іншого боку, електромагнетизм - це макроскопічна теорія.Це означає, що він вивчає великі електромагнітні явища, застосовні до великої кількості частинок і значних відстаней, оскільки на атомному та молекулярному рівнях він поступається місцем іншій дисципліні, відомій як квантова механіка.
Однак навіть після квантової революції 20 століття було здійснено пошук квантової теорії електромагнітної взаємодії, що дало початок квантовій електродинаміці.
- Дивіться також: Магнітні матеріали
Області застосування електромагнетизму
Ця галузь фізики була ключовою у розвитку численних дисциплін та технологій, зокрема техніки та електроніки, а також зберігання електроенергії та навіть її використання в галузі охорони здоров'я, аеронавтики або будівництва. міський.
Так звана Друга промислова революція або Технологічна революція не була б можливою без завоювання електрики та електромагнетизму.
Приклади застосування електромагнетизму
- Марки. Механізм цих повсякденних пристосувань включає циркуляцію електричного заряду через електромагніт, магнітне поле якого притягує крихітний металевий молоток до дзвона, перериваючи ланцюг і дозволяючи йому запускатися знову, тому молоток потрапляє на нього неодноразово і видає звук, який привертає нашу увагу.
- Потяги з магнітною підвіскою. Замість того, щоб котитися по рейках, як звичайні поїзди, ця ультратехнологічна модель поїзда утримується в магнітній левітації завдяки потужним електромагнітам, встановленим у нижній частині. Таким чином, електричне відштовхування між магнітами та металом платформи, на якій курсує поїзд, утримує вагу транспортного засобу в повітрі.
- Електричні трансформатори. Трансформатор, ці циліндричні пристрої, які в деяких країнах ми бачимо на лініях електропередач, служать для контролю (збільшення або зменшення) напруги змінного струму. Вони роблять це за допомогою котушок, розташованих навколо залізного ядра, електромагнітні поля яких дозволяють модулювати інтенсивність вихідного струму.
- Електродвигуни. Електродвигуни - це електричні машини, які, обертаючись навколо осі, перетворюють електричну енергію в механічну. Ця енергія і є тим, що генерує рух мобільного. Його робота заснована на електромагнітних силах притягання і відштовхування між магнітом і котушкою, через яку циркулює електричний струм.
- Динамо. Ці пристрої використовуються для того, щоб скористатися перевагами обертання коліс транспортного засобу, наприклад автомобіля, для обертання магніту та створення магнітного поля, яке подає змінний струм на котушки.
- Телефон. Магія цього повсякденного пристрою полягає не в чому іншому, як у здатності перетворювати звукові хвилі (такі як голос) у модуляції електромагнітного поля, які можуть передаватися спочатку за допомогою кабелю до приймача на іншому кінці, який здатний розливати обробляти і відновлювати електромагнітно містяться звукові хвилі.
- Мікрохвильові печі Ці побутові прилади працюють від утворення та концентрації електромагнітних хвиль на продуктах харчування. Ці хвилі схожі на хвилі, що використовуються для радіозв'язку, але з високою частотою, яка обертає диплоди (магнітні частинки) в їжі з дуже високою швидкістю, оскільки вони намагаються вирівняти себе в результаті магнітного поля. Саме цей рух і генерує тепло.
- Магнітно-резонансна томографія (МРТ). Це медичне застосування електромагнетизму стало безпрецедентним прогресом у питаннях охорони здоров’я, оскільки воно дозволяє неінвазивно досліджувати внутрішню частину тіла живих істот, починаючи від електромагнітних маніпуляцій з атомами водню, що містяться в ньому, і генерувати поле, що інтерпретується спеціалізованими комп'ютерами.
- Мікрофони Ці настільки поширені сьогодні пристрої працюють завдяки мембрані, залученій електромагнітом, чутливість якої до звукових хвиль дозволяє перетворити їх в електричний сигнал. Потім це може бути передано та розшифровано віддалено, або навіть збережено та відтворено пізніше.
- Мас-спектрометри. Це пристрій, що дозволяє аналізувати склад певних хімічних сполук з великою точністю, починаючи від магнітного розділення атомів, що їх складають, шляхом їх іонізації та зчитування за допомогою спеціалізованого комп’ютера.
- Осцилографи. Електронні прилади, метою яких є графічне представлення електричних сигналів, що змінюються за часом, що надходять від даного джерела. Для цього вони використовують координатну вісь на екрані, лінії якої є добутком вимірювання напруг від визначеного електричного сигналу. Вони використовуються в медицині для вимірювання функцій серця, мозку та інших органів.
- Магнітні картки. Ця технологія дозволяє існуванню кредитних або дебетових карток, які мають магнітну стрічку, поляризовану певним чином, для шифрування інформації на основі орієнтації її феромагнітних частинок. Вводячи в них інформацію, призначені пристрої поляризують зазначені частинки певним чином, так що згаданий порядок може бути потім "прочитаний" для отримання інформації.
- Цифрове зберігання на магнітних стрічках. Ключовий у світі обчислювальної техніки та комп’ютерів, він дозволяє зберігати великі обсяги інформації на магнітних дисках, частинки яких поляризовані певним чином і дешифруються комп’ютеризованою системою. Ці диски можуть бути знімними, як дисководи для ручок, або тепер неіснуючі дискети, або вони можуть бути постійними та складнішими, як жорсткі диски.
- Магнітні барабани. Ця модель зберігання даних, популярна в 1950-1960-х роках, була однією з перших форм магнітного зберігання даних. Це порожнистий металевий циліндр, який обертається з високою швидкістю, оточений магнітним матеріалом (оксидом заліза), на якому інформація друкується за допомогою кодованої поляризаційної системи. На відміну від дисків, він не мав зчитувальної головки, і це дозволяло йому деяку спритність при пошуку інформації.
- Велосипедні ліхтарі. Фари, вбудовані в передню частину велосипедів, які включаються під час подорожі, працюють завдяки обертанню колеса, до якого прикріплений магніт, обертання якого створює магнітне поле і, отже, скромне джерело змінного струму. Потім цей електричний заряд підводиться до лампочки і переводиться у світло.
- Продовжуйте з: Мідні програми
