Kas ir elektromagnētisms:
Elektromagnētisms ir lādiņu izpēte un elektrības un magnētisma mijiedarbība. Elektrība un magnētisms ir vienas fiziskas parādības aspekti, kas cieši saistīti ar lādiņu kustību un piesaisti matērijā.
Fizikas nozare, kas pēta elektrisko un magnētisko parādību mijiedarbību, ir pazīstama arī kā elektromagnētisms.
Vārdu "elektrība" ierosināja anglis Viljams Gilberts (1544-1603) no grieķu valodas elektron (dzintara veids, kas pievelk priekšmetus, ja tos berzē ar dažādām vielām). No otras puses, "magnētisms", iespējams, radās Turcijas reģionā ar magnetizēta magnetīta (Magnēzija) nogulsnēm, kur dzīvoja seno grieķu cilts, kas pazīstama kā magnēti.
Tomēr līdz 1820. gadam Hansam Kristiānam Oerstedam (1777–1851) izdevās pierādīt elektriskās strāvas ietekmi uz kompasa uzvedību, tādējādi dzima elektromagnētisma izpēte.
Elektromagnētisma pamati
Magnēti un elektrība vienmēr ir bijusi cilvēku aizraujoša. Viņa sākotnējā pieeja apguva dažādus kursus, kas sasniedza tikšanās vietu 19. gadsimta beigās. Lai saprastu, kas ir elektromagnētisms, pārskatīsim dažus pamatjēdzienus.
Elektriskais lādiņš
Elektriskais lādiņš ir matēriju veidojošo daļiņu pamatīpašība. Visu elektrisko lādiņu pamats atrodas atomu struktūrā. Atoms koncentrē pozitīvos protonus kodolā, un negatīvie elektroni pārvietojas ap kodolu. Kad elektronu un protonu skaits ir vienāds, mums ir atoms ar neitrālu lādiņu. Kad atoms iegūst elektronu, tam paliek negatīvs lādiņš (anjons), un, zaudējot elektronu, tas paliek ar pozitīvu lādiņu (katjonu).
Tad tas tiek apsvērts elektrona lādiņš kā elektriskā lādiņa pamatvienība vai kvanti. Tas ir vienāds ar 1,60 x 10 -19 kulons (C), kas ir lādiņu mērvienība, par godu franču fiziķim Čārlzam Augustinam de Kulomam.
Elektriskais lauks un magnētiskais lauks
A elektriskais lauks Tas ir spēka lauks, kas ieskauj lādiņu vai uzlādētu daļiņu. Tas ir, uzlādēta daļiņa ietekmē vai iedarbina spēku uz citu uzlādētu daļiņu, kas atrodas tuvumā. Elektriskais lauks ir vektora lielums, ko attēlo burts UN kuru vienības ir spriegums uz metru (V / m) vai ņūtons uz kulonu (N / C).
No otras puses magnētiskais lauks Tas notiek, ja notiek lādiņu plūsma vai kustība (elektriskā strāva). Tad mēs varam teikt, ka tas ir reģions, kurā darbojas magnētiskie spēki. Tādējādi elektriskais lauks ieskauj jebkuru uzlādētu daļiņu, un uzlādētās daļiņas kustība rada magnētisko lauku.
Katrs kustīgais elektrons atomā rada niecīgu magnētisko lauku. Lielākajai daļai materiālu elektroni pārvietojas dažādos virzienos, tāpēc magnētiskie lauki izdziest. Dažos elementos, piemēram, dzelzs, niķeļa un kobalta, elektroni pārvietojas preferenciālā virzienā, radot neto magnētisko lauku. Tiek saukti šāda veida materiāli feromagnētisks.
Magnēti un elektromagnēti
A magnēts Tas ir dzelzs gabalā esošo atomu magnētisko lauku pastāvīgas izlīdzināšanas rezultāts. Parastā dzelzs (vai cita feromagnētiska materiāla) gabalā magnētiskie lauki ir nejauši orientēti, tāpēc tas nedarbojas kā magnēts. Magnētu galvenā iezīme ir tā, ka tiem ir divi stabi: ziemeļu un dienvidu.
A elektromagnēts Tas sastāv no dzelzs gabala stieples spoles iekšpusē, caur kuru var vadīt strāvu. Kad strāva ir ieslēgta, katra atoma, kas veido dzelzs gabalu, magnētiskie lauki sakrīt ar magnētisko lauku, ko rada strāva stieples spolē, palielinot magnētisko spēku.
Elektromagnētiskā indukcija
Elektromagnētiskā indukcija, ko atklāja Džozefs Henrijs (1797-1878) un Maikls Faradejs (1791-1867), ir elektroenerģijas ražošana, izmantojot kustīgu magnētisko lauku. Pārejot magnētisko lauku caur stieples vai cita vadoša materiāla spoli, slēgta ķēde rada lādiņa vai strāvas plūsmu.
Elektromagnētiskā indukcija ir ģeneratoru un praktiski visas pasaulē saražotās elektroenerģijas pamatā.
Elektromagnētisma pielietojumi
Elektromagnētisms ir to elektrisko un elektronisko ierīču darbības pamats, kuras mēs ikdienā lietojam.
Mikrofoni
Mikrofoniem ir plāna membrāna, kas vibrē, reaģējot uz skaņu. Membrānai piestiprināta stieples spole, kas ir daļa no magnēta un pārvietojas līdzās membrānai. Spoles kustība caur magnētisko lauku pārveido skaņas viļņus elektriskajā strāvā, kas tiek pārnesta uz skaļruni un tiek pastiprināta.
Ģeneratori
Ģeneratori elektriskās enerģijas ražošanai izmanto mehānisko enerģiju. Mehāniskā enerģija var rasties no ūdens tvaikiem, kas rodas, sadedzinot fosilo kurināmo, vai no ūdens krišanas hidroelektrostacijās.
Elektriskais motors
Motors izmanto elektrisko enerģiju mehāniskās enerģijas ražošanai. Indukcijas motori izmanto maiņstrāvu, lai pārveidotu elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Tie ir motori, kurus parasti izmanto sadzīves tehnikā, piemēram, ventilatoros, žāvētājos, paplāksnēs un blenderos.
Asinhronais motors sastāv no rotējošas daļas (rotora) un nekustīgas daļas (statora). The rotors Tas ir dzelzs cilindrs ar rievām, pa kurām piestiprinātas dažas spuras vai vara stieņi. Rotors ir noslēgts vadu vadu ruļļu vai pagriezienu konteinerā, caur kuru tiek virzīta maiņstrāva, kļūstot par elektromagnētiem.
Maiņstrāvas pāreja caur spolēm rada magnētisko lauku, kas savukārt ierosina strāvu un magnētisko lauku rotorā. Statora un rotora magnētisko lauku mijiedarbība izraisa rotora griešanos, ļaujot veikt darbu.
Maglev: vilcieni, kas levitē
Magnētiski levitēti vilcieni izmanto elektromagnētismu, lai paceltu, virzītu un virzītu sevi uz īpašas sliežu ceļa. Japāna un Vācija ir celmlauži, izmantojot šos vilcienus kā transporta līdzekli. Ir divas tehnoloģijas: elektromagnētiskā un elektrodinamiskā balstiekārta.
The elektromagnētiskā balstiekārta tā pamatā ir pievilcīgie spēki starp jaudīgiem elektromagnētiem vilciena pamatnē un sliežu ceļu. Magnētiskais spēks ir noregulēts tā, lai vilciens paliktu piekārts pāri sliežu ceļam, savukārt to virza magnētiskais lauks, kas virzās uz priekšu, vilcienam darbojoties sānu magnētiem.
The elektrodinamiskā suspensija tā pamatā ir atgrūdošais spēks starp vilciena magnētiem un inducēto magnētisko lauku uz dzelzceļa sliežu ceļa. Šim vilciena tipam ir nepieciešami riteņi, lai varētu sasniegt kritisko ātrumu, līdzīgi kā lidmašīnās, kad tie gatavojas pacelties.
Medicīniskā diagnostika
Magnētiskās rezonanses attēlveidošana ir viena no tehnoloģijām, kurai ir vislielākā ietekme mūsdienu medicīnā. Tas ir balstīts uz spēcīgu magnētisko lauku ietekmi uz ķermeņa ūdens ūdeņraža kodoliem.
Elektromagnētiskās parādības
Daudzas no mums zināmajām elektromagnētiskajām parādībām ir Zemes magnētiskā lauka sekas. Šo lauku rada elektriskās strāvas planētas iekšienē. Tad Zeme atgādina lielu magnētisko joslu tās iekšienē, kur magnētiskais ziemeļu pols atrodas pie ģeogrāfiskā dienvidu pola un magnētiskais dienvidu pols atbilst ģeogrāfiskajam ziemeļu polam.
Telpiskā orientācija
Kompass ir instruments, kas datēts aptuveni 200 gadus pirms Kristus. Tas ir balstīts uz magnetizētas metāla adatas orientāciju uz ģeogrāfiskajiem ziemeļiem.
Daži dzīvnieki un citas dzīvās būtnes var noteikt Zemes magnētisko lauku un tādējādi orientēties kosmosā. Viena no mērķa stratēģijām ir specializētas šūnas vai orgāni, kas satur magnetīta kristāli, dzelzs oksīda minerāls, kas uztur pastāvīgu magnētisko lauku.
Ziemeļu un dienvidu auroras
The Zemes magnētiskais lauks Tas darbojas kā aizsargbarjera pret augstas enerģijas jonizētu daļiņu bombardēšanu, kas izplūst no Saules (labāk pazīstama kā Saules vējš). Tie tiek novirzīti uz polārajiem reģioniem, aizraujošiem atomiem un molekulām atmosfērā. Auroras raksturīgās gaismas (boreālās ziemeļu puslodē un australas dienvidu puslodē) ir enerģijas emanācijas rezultāts, kad satrauktie elektroni atgriežas pamatstāvoklī.
Maksvels un elektromagnētisma teorija
Džeimss Klerks Maksvels no 1864. līdz 1873. gadam secināja matemātiskos vienādojumus, kas izskaidro magnētiskā un elektriskā lauka būtību. Tādā veidā Maksvela vienādojumi sniedza skaidrojumu par elektrības un magnētisma īpašībām. Konkrēti, šie vienādojumi parāda:
- kā elektriskais lādiņš rada elektrisko lauku,
- kā strāvas rada magnētiskos laukus un
- kā mainot magnētisko lauku, rodas elektriskais lauks.
Maksvela viļņu vienādojumi arī parādīja, ka elektriskā lauka maiņa rada pašpopulējošu elektromagnētisko vilni ar elektriskām un magnētiskām sastāvdaļām. Maksvela darbs apvienoja šķietami atsevišķas elektrības, magnētisma un gaismas fizikas jomas.
- Elektrība.
- Magnētisms.
- Fiziski.
- Fizikas nozares.
