Zawartość
Plikelektromagnetyzm Jest to gałąź fizyki, która podchodzi do dziedzin zarówno elektryczności, jak i magnetyzmu od jednoczącej teorii, aby sformułować jedną z czterech podstawowych sił wszechświata znanych do tej pory: elektromagnetyzm. Inne podstawowe siły (lub podstawowe interakcje) to grawitacja oraz silne i słabe oddziaływania jądrowe.
Teoria elektromagnetyzmu jest teorią pola, to znaczy opartą na wielkościach fizycznych wektor lub napinacz, które zależą od pozycji w czasie i przestrzeni. Opiera się na czterech wektorowych równaniach różniczkowych (sformułowanych przez Michaela Faradaya i opracowanych po raz pierwszy przez Jamesa Clerka Maxwella, dlatego też zostali ochrzczeni jako Równania Maxwella), które umożliwiają wspólne badanie pól elektrycznych i magnetycznych, a także prądu elektrycznego, polaryzacji elektrycznej i polaryzacji magnetycznej.
Z drugiej strony elektromagnetyzm jest teorią makroskopową.Oznacza to, że bada duże zjawiska elektromagnetyczne, mające zastosowanie do dużej liczby cząstek i znacznych odległości, ponieważ na poziomie atomowym i molekularnym ustępuje innej dyscyplinie, znanej jako mechanika kwantowa.
Mimo to, po rewolucji kwantowej XX wieku, podjęto poszukiwania kwantowej teorii oddziaływań elektromagnetycznych, co dało początek elektrodynamice kwantowej.
- Zobacz też: Materiały magnetyczne
Obszary zastosowań elektromagnetyzmu
Ta dziedzina fizyki odegrała kluczową rolę w rozwoju wielu dyscyplin i technologii, w szczególności inżynierii i elektroniki, a także magazynowania energii elektrycznej, a nawet jej wykorzystania w dziedzinie zdrowia, lotnictwa czy budownictwa. miejski.
Tak zwana druga rewolucja przemysłowa lub rewolucja technologiczna nie byłaby możliwa bez podboju elektryczności i elektromagnetyzmu.
Przykłady zastosowań elektromagnetyzmu
- Znaczki. Mechanizm tych gadżetów codziennego użytku polega na cyrkulacji ładunku elektrycznego przez elektromagnes, którego pole magnetyczne przyciąga maleńki metalowy młotek w kierunku dzwonka, przerywając obwód i umożliwiając mu ponowne uruchomienie, dzięki czemu młotek uderza go wielokrotnie i wytwarza dźwięk, który przyciąga naszą uwagę.
- Pociągi z zawieszeniem magnetycznym. Zamiast toczyć się po szynach jak konwencjonalne pociągi, ten ultranowoczesny model pociągu jest utrzymywany w lewitacji magnetycznej dzięki potężnym elektromagnesom zainstalowanym w jego dolnej części. Zatem odpychanie elektryczne między magnesami a metalem platformy, po której jedzie pociąg, utrzymuje ciężar pojazdu w powietrzu.
- Transformatory elektryczne. Transformator, te cylindryczne urządzenia, które w niektórych krajach widzimy na liniach energetycznych, służą do sterowania (zwiększania lub zmniejszania) napięcia prądu przemiennego. Robią to za pomocą cewek rozmieszczonych wokół żelaznego rdzenia, którego pola elektromagnetyczne pozwalają na modulację natężenia prądu wychodzącego.
- Silniki elektryczne. Silniki elektryczne to maszyny elektryczne, które obracając się wokół osi przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną. Ta energia generuje ruch telefonu komórkowego. Jego działanie opiera się na elektromagnetycznych siłach przyciągania i odpychania pomiędzy magnesem a cewką, przez którą przepływa prąd elektryczny.
- Dynamos. Urządzenia te są wykorzystywane do wykorzystywania obrotu kół pojazdu, takiego jak samochód, do obracania magnesu i wytwarzania pola magnetycznego, które doprowadza prąd przemienny do cewek.
- Telefon. Magia tego codziennego urządzenia to nic innego jak możliwość przekształcania fal dźwiękowych (takich jak głos) w modulacje pola elektromagnetycznego, które można przesłać, początkowo kablem, do odbiornika na drugim końcu, który jest w stanie wylewać procesu i odzyskać zawarte elektromagnetycznie fale dźwiękowe.
- Kuchenka mikrofalowa Urządzenia te działają na zasadzie generowania i koncentracji fal elektromagnetycznych na żywności. Fale te są podobne do tych używanych w komunikacji radiowej, ale mają wysoką częstotliwość, która obraca diplody (cząsteczki magnetyczne) żywności z bardzo dużą prędkością, gdy próbują zestroić się z powstałym polem magnetycznym. Ten ruch generuje ciepło.
- Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI). To medyczne zastosowanie elektromagnetyzmu było bezprecedensowym postępem w kwestiach zdrowotnych, ponieważ pozwala badać w nieinwazyjny sposób wnętrze ciała istot żywych, od elektromagnetycznej manipulacji zawartymi w nim atomami wodoru, pole zinterpretowane przez specjalistyczne komputery.
- Mikrofony Urządzenia te, tak powszechne dzisiaj, działają dzięki przysłonie przyciąganej przez elektromagnes, którego wrażliwość na fale dźwiękowe pozwala na przekształcenie ich w sygnał elektryczny. Można to następnie przesłać i odszyfrować zdalnie, a nawet przechowywać i odtwarzać później.
- Spektrometry masowe. Jest to urządzenie, które pozwala na bardzo precyzyjną analizę składu niektórych związków chemicznych, począwszy od magnetycznej separacji tworzących je atomów, poprzez ich jonizację i odczyt przez specjalistyczny komputer.
- Oscyloskopy. Instrumenty elektroniczne, których celem jest graficzne przedstawienie sygnałów elektrycznych zmieniających się w czasie z danego źródła. W tym celu używają osi współrzędnych na ekranie, której linie są iloczynem pomiaru napięć z wyznaczonego sygnału elektrycznego. Są używane w medycynie do pomiaru funkcji serca, mózgu lub innych narządów.
- Karty magnetyczne. Technologia ta umożliwia istnienie kart kredytowych lub debetowych, które mają taśmę magnetyczną spolaryzowaną w określony sposób, na szyfrowanie informacji na podstawie orientacji cząstek ferromagnetycznych. Wprowadzając do nich informacje, wyznaczone urządzenia polaryzują wspomniane cząstki w określony sposób, tak że kolejność ta może być następnie „odczytana” w celu uzyskania informacji.
- Cyfrowe przechowywanie na taśmach magnetycznych. Kluczowa w świecie komputerów i komputerów, pozwala na przechowywanie dużej ilości informacji na dyskach magnetycznych, których cząstki są spolaryzowane w określony sposób i możliwe do rozszyfrowania przez system komputerowy. Dyski te mogą być wymienne, takie jak pendrive lub dyskietki, które nie działają, lub mogą być trwałe i bardziej złożone, jak dyski twarde.
- Bębny magnetyczne. Ten model przechowywania danych, popularny w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku, był jedną z pierwszych form magnetycznego przechowywania danych. Jest to wydrążony metalowy cylinder, który obraca się z dużą prędkością, otoczony materiałem magnetycznym (tlenkiem żelaza), na którym drukowana jest informacja za pomocą kodowanego systemu polaryzacji. W przeciwieństwie do dysków nie miał głowicy czytającej, co pozwoliło mu na pewną sprawność w wyszukiwaniu informacji.
- Światła rowerowe. Światła wbudowane w przód rowerów, które włączają się podczas jazdy, działają dzięki obrotowi koła, do którego przymocowany jest magnes, którego obrót wytwarza pole magnetyczne, a tym samym skromne źródło prądu przemiennego. Ten ładunek elektryczny jest następnie przenoszony do żarówki i zamieniany na światło.
- Kontynuuj: Zastosowania miedzi
