Връзката между електричеството и магнетизма

Електричеството и магнетизмът са отделни, но взаимосвързани явления, свързани с електромагнитна сила. Заедно те формират основата за електромагнетизма, ключова дисциплина по физика.

Ключови заведения: Електричество и магнетизъм

С изключение на поведение, дължащо се на сила на гравитацията, почти всяко възникване в ежедневието произтича от електромагнитната сила. Той е отговорен за взаимодействията между атомите и потока между материята и енергията. Другият основни сили са слаба и силна ядрена сила, които управляват радиоактивно разпад и образуване на атомни ядра.

Тъй като електричеството и магнетизмът са невероятно важни, добре е да започнете с основно разбиране за това какво представляват и как работят.

Електричеството е явлението, свързано или със стационарни, или с движещи се електрически заряди. Източникът на електрическия заряд може да бъде елементарна частица, електрон (който има отрицателен заряд), a протон (който има положителен заряд), йон или всяко по-голямо тяло, което има дисбаланс на положителен и отрицателен зареждане. Положителните и отрицателните заряди се привличат взаимно (например протоните са привлечени от електрони), докато като заряди се отблъскват един друг (например, протоните отблъскват други протони, а електроните отблъскват други електрони).

Запознати примери за електричество включват светкавици, електрически ток от контакт или батерия и статично електричество. често срещани SI единици електроенергия включват ампер (А) за ток, кулон (С) за електрически заряд, волт (V) за разлика в потенциала, ом (Ω) за съпротивление и ват (W) за мощност. Стационарният точков заряд има електрическо поле, но ако зарядът е включен в движение, той също генерира магнитно поле.

Магнетизмът се определя като физическо явление, произведено от движещ се електрически заряд. Също така магнитното поле може да накара заредените частици да се движат, произвеждайки електрически ток. Електромагнитната вълна (като светлина) има както електрически, така и магнитен компонент. Двата компонента на вълната пътуват в една и съща посока, но ориентирани под прав ъгъл (90 градуса) един към друг.

Подобно на електричеството, магнетизмът произвежда привличане и отблъскване между обекти. Докато електричеството се основава на положителни и отрицателни заряди, няма известни магнитни монополи. Всяка магнитна частица или предмет има полюс "север" и "юг", като посоките се основават на ориентацията на магнитното поле на Земята. като полюси на магнит отблъскват се един друг (напр. северът отблъсква север), докато противоположните полюси привличат един друг (север и юг привличат).

Запознати примери за магнетизъм включват а реакция на иглата за компас към магнитното поле на Земята, привличането и отблъскването на бар магнити и поле около електромагнитите. И все пак всеки движещ се електрически заряд има магнитно поле, така че орбитиращите електрони на атомите произвеждат магнитно поле; има магнитно поле, свързано с електропроводи; а твърдите дискове и високоговорителите разчитат на магнитните полета, за да функционират. Основните SI единици на магнетизъм включват тесла (Т) за плътност на магнитния поток, weber (Wb) за магнитен поток, ампер на метър (A / m) за сила на магнитното поле и хенри (H) за индуктивност.

Думата електромагнетизъм идва от комбинация от гръцките произведения Електрон, което означава "кехлибар" и magnetis lithos, което означава „Магнезиев камък“, което е магнитна желязна руда. Древният Гърците бяха запознати с електричеството и магнетизма, но ги счита за две отделни явления.

Връзката, известна като електромагнетизма не е описан, докато Джеймс Клерк Максуел не публикува Трактат за електричеството и магнетизма през 1873г. Работата на Максуел включва двадесет известни уравнения, които оттогава са кондензирани в четири частични диференциални уравнения. Основните понятия, представени от уравненията, са както следва:

1. Като електрически заряди се отблъскват и за разлика от електрическите заряди привличат. Силата на привличане или отблъскване е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях.
2. Магнитни полюси винаги съществуват като двойки север-юг. Като стълбовете се отблъскват и привличат за разлика.
3. Електрически ток в жица генерира магнитно поле около жицата. Посоката на магнитното поле (по посока или обратно на часовниковата стрелка) зависи от посоката на тока. Това е "правилото на дясната ръка", където посоката на магнитното поле следва пръстите на дясната ви ръка, ако палецът ви сочи в текущата посока.
4. Придвижването на контура на тел към или извън магнитното поле предизвиква ток в жицата. Посоката на тока зависи от посоката на движението.

Теорията на Максуел противоречи на механиката на Нютон, но експериментите доказаха уравненията на Максуел. Конфликтът беше окончателно разрешен от теорията на Айнщайн за специална относителност.

• Хънт, Брус Дж. (2005). Максуелците. Cornell: Cornell University Press. стр. 165–166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• Международен съюз за чиста и приложна химия (1993). Количества, единици и символи във физическата химия, 2-ро издание, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. стр. 14–15.
• Ravaioli, Fawwaz T. Ulaby, Eric Michielssen, Umberto (2010). Основи на приложената електромагнетика (6-то изд.). Бостън: Prentice Hall. стр. 13. ISBN 978-0-13-213931-1.