Mis on elektromagnetism:
Elektromagnetism on laengute ning elektri ja magnetismi vastastikuse mõju uurimine. Elekter ja magnetism on ühe füüsikalise nähtuse aspektid, mis on tihedalt seotud ainelaengute liikumise ja ligitõmbega.
Füüsika haru, mis uurib elektriliste ja magnetiliste nähtuste vastastikust mõju, nimetatakse ka elektromagnetismiks.
Sõna "elekter" pakkus välja kreeklane inglane William Gilbert (1544–1603) elektron (selline merevaigukollane, mis meelitab esemeid erinevate ainetega hõõrudes). Teisest küljest tekkis "magnetism" tõenäoliselt Türgi piirkonnast, kus oli magnetiseeritud magnetiit (Magnesia), kus elas iidne Kreeka hõim, keda tunti magnetidena.
Kuni 1820. aastani õnnestus Hans Christian Oerstedil (1777–1851) näidata elektrivoolu mõju kompassi käitumisele, nii sündis elektromagnetismi uurimine.
Elektromagnetismi põhitõed
Magnetid ja elekter on inimkonna jaoks alati lummatud olnud. Tema esialgne lähenemine läbis erinevaid kursusi, mis jõudsid kohtumispaigani 19. sajandi lõpus. Elektromagnetismi olemuse mõistmiseks vaatame üle mõned põhimõisted.
Elektrilaeng
Elektrilaeng on aine moodustavate osakeste põhiomadus. Kõigi elektrilaengute alus asub aatomistruktuuris. Aatom kontsentreerib tuumas positiivsed prootonid ja negatiivsed elektronid liiguvad tuuma ümber. Kui elektronide ja prootonite arv on võrdne, on meil neutraalse laenguga aatom. Kui aatom saab elektroni, jääb see negatiivse laenguga (anioon) ja kui ta kaotab elektroni, jääb see positiivse laenguga (katioon).
Siis kaalutakse elektroni laeng elektrilaengu põhiühikuna või kvantidena. See on võrdne 1,60 x 10-ga -19 coulomb (C), mis on laengute mõõtühik, prantsuse füüsiku Charles Augustin de Coulombi auks.
Elektriväli ja magnetväli
A elektriväli See on jõuväli, mis ümbritseb laengut või laetud osakest. See tähendab, et laetud osake mõjutab või avaldab jõudu teisele läheduses asuvale laetud osakesele. Elektriväli on vektor, mida tähistab täht JA mille ühikud on volt meetri kohta (V / m) või njuuton kuloni kohta (N / C).
Teiselt poolt magnetväli See tekib siis, kui toimub laengute voog või liikumine (elektrivool). Võime siis öelda, et see on piirkond, kus magnetjõud toimivad. Seega ümbritseb elektrivälja mis tahes laetud osakest ja laetud osakese liikumine loob magnetvälja.
Iga liikuv elektron tekitab aatomis pisikese magnetvälja. Enamiku materjalide puhul liiguvad elektronid eri suundades, nii et magnetväljad kustuvad. Mõnes elemendis, nagu raud, nikkel ja koobalt, liiguvad elektronid eelistatavas suunas, tekitades magnetmagnetvälja. Seda tüüpi materjale nimetatakse ferromagnetiline.
Magnetid ja elektromagnetid
A magnet See on rauatüki aatomite magnetväljade püsiva joondamise tulemus. Tavalises rauatükis (või muus ferromagnetilises materjalis) on magnetväljad juhuslikult orienteeritud, nii et see ei toimi magnetina. Magnetite peamine omadus on see, et neil on kaks poolust: põhja ja lõuna.
A elektromagnet See koosneb traadimähise sees olevast rauatükist, mille kaudu saab voolu juhtida. Kui vool on sisse lülitatud, joonduvad iga rauatüki moodustava aatomi magnetväljad traadimähises oleva voolu tekitatud magnetväljaga, suurendades magnetjõudu.
Elektromagnetiline induktsioon
Joseph Henry (1797-1878) ja Michael Faraday (1791-1867) avastatud elektromagnetiline induktsioon on elektri tootmine liikuva magnetvälja abil. Magnetvälja juhtimisel läbi traat- või muu juhtiva mähise tekitatakse vooluahela sulgemisel voolu või voolu.
Elektromagnetiline induktsioon on generaatorite ja praktiliselt kogu maailmas toodetud elektrienergia alus.
Elektromagnetismi rakendused
Elektromagnetism on igapäevaselt kasutatavate elektriliste ja elektrooniliste seadmete töö alus.
Mikrofonid
Mikrofonidel on õhuke membraan, mis vibreerib vastuseks helile. Membraanile on kinnitatud traadi mähis, mis on osa magnetist ja liigub membraani kõrval. Spiraali liikumine läbi magnetvälja muudab helilained elektrivooluks, mis edastatakse kõlarisse ja võimendatakse.
Generaatorid
Generaatorid kasutavad elektrienergia tootmiseks mehaanilist energiat. Mehaaniline energia võib pärineda veeaurust, mis tekib fossiilkütuste põletamisel, või hüdroelektrijaamades langevast veest.
Elektrimootor
Mootor kasutab elektrienergiat mehaanilise energia tootmiseks. Asünkroonmootorid kasutavad vahelduvvoolu elektrienergia muundamiseks mehaaniliseks energiaks. Need on mootorid, mida tavaliselt kasutatakse kodumasinates, näiteks ventilaatorites, kuivatites, seibides ja segistites.
Asünkroonmootor koosneb pöörlevast osast (rootor) ja statsionaarsest osast (staator). The rootor See on rauast silinder, millel on sooned, mille külge on kinnitatud mõned uimed või vaskvardad. Rootor on suletud juhtmeta rullide või pöörete mahutisse, mille kaudu juhitakse vahelduvvool, muutudes elektromagnetiteks.
Vahelduvvoolu läbimine mähiste kaudu tekitab magnetvälja, mis omakorda indutseerib rootoris voolu ja magnetvälja. Staatori ja rootori magnetväljade vastasmõju põhjustab rootori torsiooni, mis võimaldab tööd teha.
Maglev: rongid, mis leviteerivad
Magnetiliselt levitatavad rongid kasutavad elektromagnetismi, et end spetsiaalsel rööbastel tõsta, juhtida ja edasi liikuda. Jaapan ja Saksamaa on teerajajad nende rongide kasutamisel transpordivahendina. On kahte tehnoloogiat: elektromagnetiline vedrustus ja elektrodünaamiline vedrustus.
The elektromagnetiline vedrustus see põhineb atraktiivsetel jõududel rongi põhjas olevate võimsate elektromagnetite ja rööbastee vahel. Magnetjõud on reguleeritud nii, et rong jääb rööbasteele riputatuks, samal ajal kui seda juhib magnetväli, mis liigub rongi külgmiste magnetite vastastikmõjul edasi.
The elektrodünaamiline suspensioon see põhineb tõukejõul rongis olevate magnetite ja indutseeritud magnetvälja vahel raudteel. Seda tüüpi rongid vajavad rattaid kriitilise kiiruse saavutamiseks, mis sarnaneb lennukitega õhkutõusmisel.
Meditsiiniline diagnostika
Magnetresonantstomograafia on kaasaegses meditsiinis kõige suurema mõjuga tehnoloogia. See põhineb tugevate magnetväljade mõjul keha vee vesiniku tuumadele.
Elektromagnetilised nähtused
Paljud meile teadaolevad elektromagnetilised nähtused on Maa magnetvälja tagajärg. Selle välja tekitavad planeedi sees olevad elektrivoolud. Maa meenutab siis selle sees olevat suurt magnetvarda, kus magnetiline põhjapoolus asub geograafilises lõunapooluses ja magnetiline lõunapool vastab geograafilisele põhjapoolusele.
Ruumiline orientatsioon
Kompass on instrument, mis pärineb umbes 200 aastat enne Kristust. See põhineb magnetiseeritud metallnõela orientatsioonil geograafilise põhja suunas.
Mõned loomad ja muud elusolendid suudavad tuvastada Maa magnetvälja ja seeläbi kosmoses orienteeruda. Üks sihtimisstrateegiaid on spetsiaalsete rakkude või organite kaudu, mis sisaldavad magnetiidi kristallid, raudoksiidimineraal, mis hoiab püsivat magnetvälja.
Põhja- ja lõunaosa aurora
The Maa magnetväli See toimib kaitsetõkkena Päikesest (paremini tuntud kui päikesetuul) kiirgavate suure energiaga ioniseeritud osakeste pommitamise eest. Need suunatakse atmosfääri polaarpiirkondadesse, põnevatesse aatomitesse ja molekulidesse. Aurorate iseloomulikud tuled (põhjapoolkeral boreaalsed ja lõunapoolkeral austraalsed) on energia kiirgamise tulemus, kui ergastatud elektronid naasevad oma põhiolekusse.
Maxwell ja elektromagnetismi teooria
James Clerk Maxwell järeldas aastatel 1864–1873 matemaatilisi võrrandeid, mis selgitavad magnet- ja elektriväljade olemust. Nii andsid Maxwelli võrrandid selgituse elektri ja magnetismi omaduste kohta. Täpsemalt näitavad need võrrandid:
- kuidas elektrilaeng tekitab elektrivälja,
- kuidas voolud tekitavad magnetvälju ja
- kuidas magnetvälja muutmine tekitab elektrivälja.
Maxwelli lainevõrrandid näitasid ka seda, et elektrivälja muutmine loob iseenesest leviva elektromagnetlaine koos elektriliste ja magnetiliste komponentidega. Maxwelli töö ühendas elektri, magnetismi ja valguse pealtnäha eraldiseisvad füüsika valdkonnad.
- Elekter.
- Magnetism.
- Füüsiline.
- Füüsika harud.
