A villamos energia és a mágnesesség közötti kapcsolat

Az elektromosság és a mágnesesség különálló, de összekapcsolt jelenség elektromágneses erő. Együtt képezik az alapját elektromágnesesség, a fizika kulcsfontosságú tudományága.

Kulcsfontosságú helyek: villamos energia és mágnesesség

Kivéve a viselkedés miatt gravitációs erő, a mindennapi élet szinte minden előfordulása az elektromágneses erőből fakad. Ez felel az atomok közötti kölcsönhatásokért, valamint az anyag és az energia közötti áramlásért. A másik alapvető erők a gyenge és erős nukleáris erő, amelyek szabályozzák a radioaktív bomlást és a atommagok képződése.

Mivel az elektromosság és a mágnesesség hihetetlenül fontos, érdemes egy alapvető ismeretekkel kezdeni, hogy mi azok és hogyan működnek.

Az elektromosság az a jelenség, amely álló vagy mozgó elektromos töltésekkel jár. Az elektromos töltés forrása egy elemi részecske, egy elektron (amelynek negatív töltése van), a proton (amelynek pozitív töltése van), ion vagy bármilyen nagyobb test, amelyben a pozitív és negatív egyensúlyhiány van díj. A pozitív és negatív töltések vonzzák egymást (például a protonokat vonzzák az elektronok), míg hasonlóan a töltések taszítják egymást (például a protonok más protonokat taszítanak, az elektronok pedig másokat taszítanak elektronok).

Az elektromosság ismert példái közé tartozik a villámlás, elektromos áram aljzatból vagy akkumulátorból és statikus elektromosságból. Gyakori SI egységek Az elektromos áramhoz tartozik az amper (A) az áramhoz, coulomb (C) az elektromos töltéshez, volt (V) a potenciálkülönbséghez, ohm (Ω) az ellenálláshoz és watt (W) a teljesítményhez. A helyhez kötött pont töltésnek van elektromos tere, de ha a töltés mozgásra kerül, akkor mágneses teret is generál.

A mágnesesség azt a fizikai jelenséget jelenti, amelyet az elektromos töltés mozgatása okoz. Ezenkívül a mágneses mező töltött részecskék mozgását indukálhatja, áramot termelve. Az elektromágneses hullámok (például a fény) mind elektromos, mind mágneses alkatrészeket tartalmaznak. A hullám két alkotóeleme ugyanabban az irányban halad, de derékszögben (90 fok) van orientálva.

Az elektromossághoz hasonlóan a mágnesesség vonzást és visszatükröződést okoz a tárgyak között. Míg a villamos energia pozitív és negatív töltéseken alapszik, addig nincsenek ismert mágneses monopóliumok. Bármely mágneses részecskének vagy objektumnak van egy "északi" és "déli" pólusa, az irányokat a Föld mágneses tere tájolása alapján kell meghatározni. Tetszik mágnesoszlopok taszítják egymást (pl. észak visszahúzza északot), míg az ellenkező pólusok vonzzák egymást (északi és déli vonzzák).

A mágnesesség ismert példái közé tartozik a iránytű tű reakciója a Föld mágneses mezőjéhez, a rúdmágnesek vonzásához és visszatükrözéséhez, valamint a az elektromágneseket körülvevő mező. Mindazonáltal minden mozgó elektromos töltésnek mágneses mezője van, tehát az atomok keringő elektronjai mágneses mezőt hoznak létre; van egy elektromos vezetékekkel kapcsolatos mágneses mező; A merevlemezek és a hangszórók működéséhez a mágneses mezők támaszkodnak. A mágnesesség kulcsfontosságú SI egységei közé tartozik a tesla (T) a mágneses fluxus sűrűségéhez, a weber (Wb) a mágneses fluxushoz, amper per méter (A / m) a mágneses erő erősségéhez és henry (H) az induktivitáshoz.

Az elektromágnesesség szó a görög művek kombinációjából származik Elektron, ami azt jelenti: "sárga" és magnetis lithosjelentése "magnéziumi kő", amely egy mágneses vasérc. Az ősi A görögök ismerkedtek az elektromossággal és a mágnesességgel, de két különálló jelenségnek tekintette őket.

A kapcsolat néven elektromágnesesség addig nem írták le, amíg James Clerk Maxwell meg nem jelenik Írta: A villamos energia és a mágnesesség 1873-ban. Maxwell munkája húsz híres egyenletet tartalmazott, amelyeket azóta négy részleges differenciálegyenletre tömörítettek. Az egyenletek által képviselt alapelvek a következők:

1. Mint az elektromos töltések visszatartják, és az elektromos töltésekkel ellentétben vonzzák. A vonzerő vagy visszataszító erő fordítottan arányos a közöttük lévő távolság négyzetével.
2. A mágneses pólusok észak-déli párokként mindig léteznek. Mint a pólusok visszataszítják, és vonzóak ellentétben.
3. Egy huzalban lévő elektromos áram mágneses teret generál a huzal körül. A mágneses mező iránya (óramutató járásával ellentétesen vagy az óramutató járásával ellentétesen) az áram irányától függ. Ez a "jobb kéz szabálya", ahol a mágneses mező iránya a jobb kez ujjait követi, ha a hüvelykujja az aktuális irányba mutat.
4. A huzalhurok mozgatása a mágneses teret felé vagy attól távolabb vezethet a huzalban. Az áram iránya a mozgás irányától függ.

Maxwell elmélete ellentmondott a newtoni mechanikának, ám a kísérletek igazolják Maxwell egyenleteit. A konfliktust végül Einstein speciális relativitáselmélet-elmélete oldotta meg.

• Hunt, Bruce J. (2005). A Maxwellians. Cornell: Cornell University Press. pp. 165–166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• A Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Szövetsége (1993). Mennyiségek, egységek és szimbólumok a fizikai kémiában, 2. kiadás, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. pp. 14–15.
• Ravaioli, T. Fawwaz Ulaby, Eric Michielssen, Umberto (2010). Az alkalmazott elektromágnesesség alapjai (6. kiadás). Boston: Prentice Hall. o. 13. ISBN 978-0-13-213931-1.