Шта је електромагнетизам:
Електромагнетизам је проучавање наелектрисања и интеракције између електричне енергије и магнетизма. Електричност и магнетизам су аспекти једног физичког феномена уско повезани кретањем и привлачењем наелектрисања у материји.
Грана физике која проучава интеракцију између електричних и магнетних појава такође је позната и као електромагнетизам.
Реч „електрицитет“ предложио је Енглез Виллиам Гилберт (1544-1603) са грчког електрон (врста јантара која привлачи предмете када се трља разним супстанцама). С друге стране, „магнетизам“ је вероватно настао из турске регије са наслагама магнетизованог магнетита (Магнезија), где је живело древно грчко племе познато као Магнети.
Међутим, тек 1820. године Ханс Цхристиан Оерстед (1777-1851) успео је да демонстрира утицај електричне струје на понашање компаса, па је тако рођено проучавање електромагнетизма.
Основе електромагнетизма
Магнети и електрична енергија увек су били предмет фасцинације човечанства. Његов почетни приступ похађао је различите курсеве који су стигли до места сусрета крајем 19. века. Да бисмо разумели шта је електромагнетизам, прегледајмо неке основне концепте.
Наелектрисање
Електрични набој је основно својство честица које чине материју. Основа свих електричних набоја налази се у атомској структури. Атом концентрише позитивне протоне у језгру, а негативни електрони се крећу око језгра. Када је број електрона и протона једнак, имамо атом са неутралним наелектрисањем. Када атом добије електрон, остаје негативан набој (анион), а када изгуби електрон остаје са позитивним наелектрисањем (катион).
Тада се сматра наелектрисање електрона као основне јединице или кванта електричног наелектрисања. Ово је еквивалентно 1,60 к 10 -19 цоуломб (Ц), што је мерна јединица за наелектрисање, у част француског физичара Шарла Аугустина де Кулона.
Електрично поље и магнетно поље
А. електрично поље То је поље силе које окружује наелектрисање или наелектрисану честицу. Односно, наелектрисана честица делује или делује на другу наелектрисану честицу која се налази у близини. Електрично поље је векторска величина представљена словом И чије су јединице волт по метру (В / м) или њутн по кулону (Н / Ц).
С друге стране, магнетно поље Јавља се када постоји проток или кретање наелектрисања (електрична струја). Тада можемо рећи да је то област у којој делују магнетне силе. Дакле, електрично поље окружује било коју наелектрисану честицу, а кретање наелектрисане честице ствара магнетно поље.
Сваки електрон у покрету ствара сићушно магнетно поље у атому. За већину материјала електрони се крећу у различитим правцима, па се магнетна поља поништавају. У неким елементима, попут гвожђа, никла и кобалта, електрони се крећу у преференцијалном смеру, стварајући нето магнетно поље. Позвани су материјали ове врсте феромагнетни.
Магнети и електромагнети
А. Магнет Резултат је трајног поравнања магнетних поља атома у комаду гвожђа. У обичном комаду гвожђа (или другог феромагнетног материјала) магнетна поља су насумично оријентисана, тако да не делује као магнет. Кључна карактеристика магнета је да имају два пола: северни и јужни.
А. електромагнет Састоји се од комада гвожђа унутар калема жице кроз који се може проћи струја. Када је струја укључена, магнетна поља сваког атома који чине комад гвожђа поравнавају се са магнетним пољем које ствара струја у калему жице, повећавајући магнетну силу.
Електромагнетна индукција
Електромагнетна индукција, коју су открили Јосепх Хенри (1797-1878) и Мицхаел Фарадаи (1791-1867), је производња електричне енергије помоћу покретног магнетног поља. Пропуштањем магнетног поља кроз калем жице или другог проводљивог материјала, проузрокује се проток наелектрисања или струје када је коло затворено.
Електромагнетна индукција је основа генератора и практично све електричне енергије произведене у свету.
Примене електромагнетизма
Електромагнетизам је основа рада електричних и електронских уређаја које свакодневно користимо.
Микрофони
Микрофони имају танку мембрану која вибрира као одговор на звук. За мембрану је причвршћен калем жице који је део магнета и креће се дуж мембране. Кретање калема кроз магнетно поље претвара звучне таласе у електричну струју која се преноси на звучник и појачава.
Генератори
Генератори користе механичку енергију за производњу електричне енергије. Механичка енергија може доћи из водене паре која настаје сагоревањем фосилних горива или из падајуће воде у хидроелектранама.
Електрични мотор
Мотор користи електричну енергију за производњу механичке енергије. Индукциони мотори користе наизменичну струју за претварање електричне енергије у механичку. То су мотори који се обично користе у кућним апаратима, као што су вентилатори, сушачи, машине за прање и блендери.
Индукциони мотор се састоји од ротирајућег дела (ротора) и стационарног дела (статора). Тхе ротор То је гвоздени цилиндар са жлебовима дуж којих су причвршћене неке пераје или бакарне шипке. Ротор је затворен у контејнер са калемима или завојима проводне жице кроз које се пролази наизменична струја, постајући електромагнети.
Пролазак наизменичне струје кроз калеме ствара магнетно поље које заузврат индукује струју и магнетно поље у ротору. Интеракција магнетних поља у статору и ротору узрокује торзију у ротору омогућавајући обављање посла.
Маглев: возови који левитирају
Магнетно левитирани возови користе се електромагнетизмом да би се дизали, водили и покретали на посебном колосеку. Јапан и Немачка су пионири у коришћењу ових возова као превозног средства. Постоје две технологије: електромагнетно вешање и електродинамичко вешање.
Тхе електромагнетна суспензија заснован је на привлачним силама између моћних електромагнета у основи воза и железничке пруге. Магнетна сила се подешава тако да воз остаје окачен над колосеком, док га покреће магнетно поље које путује напред интеракцијом бочних магнета у возу.
Тхе електродинамичка суспензија заснива се на одбојној сили између магнета на возу и индукованог магнетног поља на железничкој прузи. Овој врсти воза потребни су точкови да би постигао критичну брзину, слично авионима када треба да полете.
Медицинска дијагностика
Снимање магнетне резонанце је једна од технологија која има највећи утицај у савременој медицини. Заснован је на деловању јаких магнетних поља на језгра водоника у телесној води.
Електромагнетни феномени
Многи електромагнетни феномени за које знамо су последица Земљиног магнетног поља. Ово поље генеришу електричне струје унутар планете. Земља тада подсећа на велику магнетну траку унутар ње, где је магнетни северни пол на географском јужном полу, а магнетни јужни пол одговара географском северном полу.
Просторна оријентација
Компас је инструмент који датира отприлике 200 година пре Христа. Заснован је на оријентацији магнетизоване металне игле према географском северу.
Неке животиње и друга жива бића могу да открију Земљино магнетно поље и тако се оријентишу у свемиру. Једна од стратегија циљања је кроз специјализоване ћелије или органе који садрже кристали магнетита, минерал гвожђе-оксида који одржава трајно магнетно поље.
Северна и јужна поларна светлост
Тхе Земљино магнетно поље Делује као заштитна баријера против бомбардирања високоенергијских јонизованих честица које произлазе са Сунца (познатије као соларни ветар). Они су преусмерени у поларне регионе, узбудљиве атоме и молекуле у атмосфери. Карактеристична светла поларних светлости (бореална на северној и аустрална на јужној хемисфери) производ су еманације енергије када се побуђени електрони врате у основно стање.
Маквелл и теорија електромагнетизма
Јамес Цлерк Маквелл извео је између 1864. и 1873. математичке једначине које објашњавају природу магнетних и електричних поља. На овај начин, Маквеллове једначине пружиле су објашњење својстава електрицитета и магнетизма. Конкретно, ове једначине показују:
- како електрични набој ствара електрично поље,
- како струје производе магнетна поља и
- како промена магнетног поља ствара електрично поље.
Маквелове једначине таласа такође су показале да промена електричног поља ствара самопрошириви електромагнетни талас са електричним и магнетним компонентама. Максвелово дело објединило је наизглед одвојена подручја физике електрицитета, магнетизма и светлости.
- Електрична енергија.
- Магнетизам.
- Физички.
- Гране физике.
