Der Elektromagnetismus ist eine Kraft der wichtigsten, da neben der Gravitation ein starker Kern und ein schwacher Kern Teil der fundamentalen Kräfte des Universums sind, die nicht mit grundlegenderen Kräften erklärt werden können. Diese Kraft wirkt sich nur auf mit Elektrizität geladene Körper aus und ist für die chemische und physikalische Umwandlung von Atomen und Molekülen verantwortlich. Elektromagnetismus ist täglich vorhanden, sowohl bei natürlichen als auch bei künstlichen Phänomenen.
Was ist Elektromagnetismus?
Inhaltsverzeichnis
Wenn wir über den Begriff Elektromagnetismus in der Physik sprechen, bezieht er sich auf die Verbindung von elektrischen und magnetischen Phänomenen sowie auf die Wechselwirkung beider Kräfte. Dies wirkt sich auf Flüssigkeiten, Gase und Feststoffe aus.
In der Natur ist Elektromagnetismus in Phänomenen wie Radiowellen aus der Milchstraße, Infrarotstrahlung von Körpern bei Raumtemperatur, Licht, ultravioletter Strahlung der Sonne, Gammastrahlung, Nordlichtern und australes unter anderem.
Andererseits ist die Anwendung des Elektromagnetismus im Alltag vielfältig. Dies ist der Fall beim Kompass, dessen Bewegung der Nadeln durch die polaren magnetischen und die elektrischen Prinzipien durch das Zusammenspiel von Mechanismus und Reibung erzeugt wird. Die Türklingel, die E-Gitarre, der Elektromotor, Transformatoren, Mikrowellen, USB-Sticks, Mikrofone, Flugzeuge, Digitalkameras, Mobiltelefone, Thermometer, Platten, Ultraschallgeräte, Modems, Tomographen sind einige der bekanntesten Objekte, bei denen dieses Phänomen auftritt. und das zeigt in praktischen Anwendungen beispielhaft, was Elektromagnetismus ist.
Was ist das elektromagnetische Feld
Es ist ein sensorisches physikalisches Feld, in dem elektrische Teilchen, die von elektrisch geladenen Körpern oder Objekten erzeugt werden, interagieren. In diesem Bereich gibt es eine Menge elektromagnetischer Energie. Um das Konzept besser zu verstehen, ist es wichtig zu verstehen, wie und warum das elektrische Feld und das Magnetfeld erzeugt werden.
Das elektrische Feld tritt bei Spannungsunterschieden auf und je höher die Spannung, desto größer das Feld. Dies ist also der Raum, in dem elektrische Kräfte wirken. Wenn Sie den Umfang des elektrischen Feldes kennen, können Sie den Intensitätspegel und die Vorgänge mit einer Ladung in einem bestimmten Teil des Feldes kennen, unabhängig davon, ob Sie nicht wissen, was sie verursacht.
Das Magnetfeld seinerseits stammt aus elektrischen Strömen, und je größer der Strom ist, desto größer ist das Feld. Es ist die Bewegung, die der Magnet in der Region um ihn herum erzeugt, wie er ihn beeinflusst und in welche Richtung. Es wird durch Feldlinien dargestellt, die von der Außenseite des Nordpols zum Südpol des Magneten und von innen vom Südpol zum Nordpol verlaufen. Diese Linien schneiden sich niemals, daher trennen sie sich voneinander und vom Magneten parallel und tangential zur Richtung des Feldes an den Punkten.
Was ist das elektromagnetische Spektrum
Es ist die Menge der elektromagnetischen Energien der Wellen, dh die gesamte elektromagnetische Strahlung, die von denen mit einer kürzeren Wellenlänge (Röntgenstrahlen, Gammastrahlen), ultravioletter Strahlung, Licht und Infrarotstrahlung bis zu solchen mit größerer reicht Länge (Radiowellen).
Das Spektrum eines Objekts oder einer Flüssigkeit ist die charakteristische Verteilung seiner elektromagnetischen Strahlung. Es gibt eine Theorie, dass die Grenze der kürzesten Wellenlänge ungefähr die Planck-Länge (ein Maß für die subatomare Länge) ist und die Obergrenze der langen Wellenlänge die Größe des Universums selbst ist, obwohl das Spektrum kontinuierlich und unendlich ist.
Maxwell-Gleichungen
James Maxwell gelang es, die elektromagnetische Theorie zu formulieren, die Elektrizität, Magnetismus und Licht als unterschiedliche Ausdrücke desselben Phänomens umfasste. Diese vom Physiker entwickelte Hypothese wurde als klassische Theorie der elektromagnetischen Strahlung bezeichnet.
Seit der Antike beobachteten Wissenschaftler und Menschen mit Faszination elektromagnetische Phänomene wie Elektrostatik, Magnetismus und andere Erscheinungsformen auf diesem Gebiet, aber erst im 19. Jahrhundert konnten sie dank der Arbeit verschiedener Wissenschaftler erklären Teil der Teile, aus denen das heute bekannte Rätsel des Elektromagnetismus bestand.
Es war Maxwell, der sie alle in vier Gleichungen vereinte: Gaußsches Gesetz, Gaußsches Gesetz für das Magnetfeld, Faradaysches Gesetz und das verallgemeinerte Ampère'sche Gesetz, das zur Definition des Elektromagnetismus beitrug.
1. Gaußsches Gesetz: Beschreibt, wie Ladungen das elektrische Feld beeinflussen, und stellt fest, dass diese Ladungen Quellen des elektrischen Feldes sind, solange sie positiv sind, oder sinken, wenn sie negativ sind. Daher neigen gleiche Ladungen dazu, sich gegenseitig abzustoßen, und unterschiedliche Ladungen ziehen sich gegenseitig an. Dieses Gesetz legt auf die gleiche Weise fest, dass das elektrische Feld mit der Entfernung unter dem inversen quadratischen Gesetz schwächer wird (die Intensität ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung vom Ursprungszentrum) und verleiht ihm geometrische Eigenschaften.
2. Gaußsches Magnetismusgesetz: besagt, dass weder Quellen noch Senken im Magnetfeld existieren, daher gibt es keine magnetischen Ladungen. In Abwesenheit von Quellen und Senken müssen sich die von Objekten erzeugten Magnetfelder sich selbst nähern. Wenn sich ein Magnet in zwei Hälften teilt, schließt sich das Magnetfeld in dem Bereich, in dem es geschnitten wurde, sodass zwei Magnete mit jeweils zwei Polen erzeugt werden. Dies deutet darauf hin, dass Monopole auf der Erde unmöglich wären.
3. Faradaysches Gesetz: Wenn sich ein Magnetfeld im Laufe der Zeit ändert, wird es durch Schließen aktiviert. Wenn es zunimmt, wird das elektrische Feld im Uhrzeigersinn ausgerichtet, und wenn es abnimmt, wird es in die entgegengesetzte Richtung ausgerichtet. Es ist dann wahr, dass nicht nur die Ladungen und die Magnete die Felder beeinflussen können, sondern auch einander in beide Richtungen.
Innerhalb dieses Gesetzes wird eine elektromagnetische Induktion beobachtet, dh die Erzeugung elektrischer Ströme durch Magnetfelder, die sich mit der Zeit ändern. Dieses Phänomen erzeugt eine elektromotorische Kraft oder Spannung in einem Körper, der einem Magnetfeld ausgesetzt ist, und da das Objekt leitend ist, wird der induzierte Strom erzeugt.
4. Ampère'sches Gesetz: erklärt, dass ein elektrisches Feld mit sich bewegenden Ladungen (elektrischer Strom) das Magnetfeld durch Schließen aktiviert. Elektrischer Strom ist sehr nützlich, da damit künstliche Magnete erzeugt werden können, indem das Element durch eine Spule geleitet wird und ein Magnetfeld aufweist, das bewirkt, dass die Intensität umso stärker verstärkt wird, je größer die Intensität des Stroms ist. Magnetfeldstärke. Diese Art von Magnet wird als Elektromagnet bezeichnet, und die meisten Magnetfelder auf dem Planeten werden auf diese Weise erzeugt.
Zweige des Elektromagnetismus
Um vollständig zu verstehen, was Elektromagnetismus ist, muss man die verschiedenen Erscheinungsformen dieser elektromagnetischen Phänomene verstehen: Elektrostatik, Magnetostatik, Elektrodynamik und Magnetismus.
Elektrostatik
Elektrostatik bezieht sich auf die Untersuchung elektromagnetischer Phänomene, die von elektrisch geladenen Körpern (die in den Atomen, aus denen sie besteht, eine übermäßige positive Ladung - oder eine fehlende negative Ladung - von Elektronen in Ruhe aufweisen.
Es ist bekannt, dass Objekte, die mit Elektrizität aufgeladen sind, überschüssige Elektronen in den Atomen haben, aus denen sie bestehen, eine positive Ladung und eine negative Ladung haben, wenn sie einen Mangel aufweisen.
Diese Körper üben Kräfte aufeinander aus. Wenn ein geladenes Objekt einem Feld ausgesetzt wird, das zu einem anderen geladenen Objekt gehört, wird es einer Kraft ausgesetzt, die proportional zur Größe seiner Ladung und der des Feldes an seinem Ort ist. Die Polarität der Ladung entscheidet, ob die Kraft anziehend (wenn sie unterschiedlich ist) oder abstoßend (wenn sie gleich ist) ist. Die Elektrostatik ist nützlich für die Untersuchung und Beobachtung von Gewittern.
Der Magnetismus
Es ist das Phänomen, durch das sich Körper je nach Art der Ladung anziehen oder abstoßen. Alle vorhandenen Materialien werden je nach Zusammensetzung mehr oder weniger beeinflusst, aber der einzige bekannte Magnet in der Natur ist Magnetit (ein Mineral, das aus zwei Eisenoxiden besteht und die Eigenschaft hat, Eisen und Stahl anzuziehen und andere Körper).
Magnete haben zwei Bereiche, in denen sich die Kräfte mit größerer Stärke manifestieren. Sie befinden sich an den Enden und werden als Magnetpole (Nord und Süd) bezeichnet.
Die grundlegende Eigenschaft der Wechselwirkung zwischen Magneten besteht darin, dass sich ihre gleichen Pole gegenseitig abstoßen, während sich die verschiedenen anziehen. Dies liegt daran, dass dieser Effekt mit den Magnetfeldlinien (vom Nordpol nach Süden) zusammenhängt und wenn sich zwei Gegensätze nähern, die Linien von einem Pol zum anderen springen (haften), sich dieser Effekt mit zunehmender Entfernung verringert zwischen den beiden ist größer; Wenn sich zwei gleiche Pole nähern, beginnen sich die Linien in Richtung desselben Pols zu komprimieren, und wenn sie komprimiert werden, dehnen sich die Linien aus, so dass sich beide Magnete nicht nähern und abstoßen können.
Elektrodynamik
Er untersucht die elektromagnetischen Phänomene geladener Körper in Bewegung sowie variabler elektrischer und magnetischer Felder. Darin gibt es drei Unterteilungen: die klassische, die relativistische und die Quantenunterteilung.
- Der Klassiker umfasst andere Effekte wie Induktion und elektromagnetische Strahlung, Magnetismus sowie Induktion und Elektromotor.
- Der Relativist stellt fest, dass ein Beobachter, der sich von seinem Referenzrahmen entfernt, unterschiedliche elektrische und magnetische Effekte desselben Phänomens misst, da sich weder das elektrische Feld noch die magnetische Induktion als physikalische Vektorgrößen verhalten.
- Quantum beschreibt die Wechselwirkung zwischen Bosonen (Teilchen, die die Wechselwirkung tragen) und Fermionen (Teilchen, die Materie tragen) und wird verwendet, um atomare Strukturen und Beziehungen zwischen komplexen Molekülen zu erklären.
Magnetostatik
Es ist die Untersuchung physikalischer Phänomene, bei denen konstante Magnetfelder zeitlich eingreifen, dh durch stationäre Ströme erzeugt wurden. Dies schließt die Anziehungskraft ein, die der Magnet und der Elektromagnet auf Eisen und verschiedene Metalle haben. Die in diesem Bereich erzeugten Phänomene sind durch die Erzeugung eines Magnetfeldes um den magnetisierten Körper gekennzeichnet, das mit der Entfernung an Intensität verliert.
Was sind elektromagnetische Wellen?
Es sind Wellen, die für ihre Ausbreitung kein materielles Medium benötigen, sodass sie sich durch ein Vakuum und mit einer konstanten Geschwindigkeit von 299.792 Kilometern pro Sekunde bewegen können. Einige Beispiele für diese Arten von Wellen sind Licht, Mikrowellen, Röntgenstrahlen, und Fernseh- und Radioübertragungen.
Die Strahlungen des elektromagnetischen Spektrums zeigen Beugung (Abweichung beim Erhalten eines undurchsichtigen Objekts) und Interferenz (Überlagerung von Wellen), die die typischen Eigenschaften der Wellenbewegung sind.
Die Anwendung elektromagnetischer Wellen hat die Welt der Telekommunikation stark beeinflusst, indem sie die drahtlose Kommunikation über Funkwellen ermöglicht.
Was ist elektromagnetische Strahlung?
Es ist die Ausbreitung von schwingenden elektrischen und magnetischen Teilchen, bei der jedes ein Feld erzeugt (elektrisch und magnetisch). Diese Strahlung verursacht Wellen, die sich durch Luft und Vakuum ausbreiten können: elektromagnetische Wellen.
