Περιεχόμενο
οηλεκτρομαγνητισμός Είναι ένας κλάδος της φυσικής που προσεγγίζει τα πεδία τόσο της ηλεκτρικής ενέργειας όσο και του μαγνητισμού από μια ενοποιητική θεωρία για να διατυπώσει μια από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος που είναι γνωστές μέχρι τώρα: ηλεκτρομαγνητισμός. Οι άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις (ή θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις) είναι η βαρύτητα και οι ισχυρές και αδύναμες πυρηνικές αλληλεπιδράσεις.
Αυτό του ηλεκτρομαγνητισμού είναι μια θεωρία πεδίου, δηλαδή, βασισμένη στα φυσικά μεγέθη διάνυσμα ή τανύων μύς, που εξαρτώνται από τη θέση στο χώρο και το χρόνο. Βασίζεται σε τέσσερις διανυσματικές διαφορικές εξισώσεις (που διατυπώθηκαν από τον Michael Faraday και αναπτύχθηκε για πρώτη φορά από τον James Clerk Maxwell, γι 'αυτό βαφτίστηκαν ως Εξισώσεις Maxwell) που επιτρέπουν την από κοινού μελέτη ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων, καθώς και ηλεκτρικό ρεύμα, ηλεκτρική πόλωση και μαγνητική πόλωση.
Από την άλλη πλευρά, ο ηλεκτρομαγνητισμός είναι μια μακροσκοπική θεωρία.Αυτό σημαίνει ότι μελετά μεγάλα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα, εφαρμόσιμα σε μεγάλους αριθμούς σωματιδίων και σημαντικές αποστάσεις, καθώς σε ατομικά και μοριακά επίπεδα δίνει θέση σε μια άλλη πειθαρχία, γνωστή ως κβαντική μηχανική.
Ωστόσο, μετά την κβαντική επανάσταση του 20ού αιώνα, πραγματοποιήθηκε η αναζήτηση μιας κβαντικής θεωρίας ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης, δημιουργώντας έτσι κβαντική ηλεκτροδυναμική.
- Δείτε επίσης: Μαγνητικά υλικά
Περιοχές εφαρμογής ηλεκτρομαγνητισμού
Αυτός ο τομέας της φυσικής έχει καθοριστική σημασία για την ανάπτυξη πολλών επιστημονικών κλάδων και τεχνολογιών, ιδίως μηχανικής και ηλεκτρονικής, καθώς και για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας και ακόμη και τη χρήση της σε τομείς υγείας, αεροναυτικής ή κατασκευών. αστικός.
Η λεγόμενη Δεύτερη Βιομηχανική Επανάσταση ή Τεχνολογική Επανάσταση δεν θα ήταν δυνατή χωρίς την κατάκτηση της ηλεκτρικής ενέργειας και του ηλεκτρομαγνητισμού.
Παραδείγματα εφαρμογών ηλεκτρομαγνητισμού
- Γραμματόσημα. Ο μηχανισμός αυτών των καθημερινών συσκευών περιλαμβάνει την κυκλοφορία ενός ηλεκτρικού φορτίου μέσω ενός ηλεκτρομαγνήτη, του οποίου το μαγνητικό πεδίο προσελκύει ένα μικρό μεταλλικό σφυρί προς ένα κουδούνι, διακόπτοντας το κύκλωμα και αφήνοντάς το να ξεκινήσει ξανά, έτσι το σφυρί το χτυπά επανειλημμένα και παράγει τον ήχο που τραβά την προσοχή μας.
- Μαγνητικές αναρτήσεις. Αντί να κυλά σε ράγες όπως συμβατικά τρένα, αυτό το υπερ-τεχνολογικό μοντέλο τρένου διατηρείται σε μαγνητική ανύψωση χάρη στους ισχυρούς ηλεκτρομαγνήτες που είναι εγκατεστημένοι στο κάτω μέρος του. Έτσι, η ηλεκτρική απώθηση μεταξύ των μαγνητών και του μετάλλου της πλατφόρμας στην οποία κινείται η αμαξοστοιχία διατηρεί το βάρος του οχήματος στον αέρα.
- Ηλεκτρικοί μετασχηματιστές. Ένας μετασχηματιστής, αυτές οι κυλινδρικές συσκευές που σε ορισμένες χώρες βλέπουμε σε ηλεκτροφόρα καλώδια, χρησιμεύουν για τον έλεγχο (αύξηση ή μείωση) της τάσης ενός εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτό το κάνουν μέσω πηνίων που είναι τοποθετημένοι γύρω από έναν πυρήνα σιδήρου, του οποίου τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία επιτρέπουν τη διαμόρφωση της έντασης του εξερχόμενου ρεύματος.
- Ηλεκτρικοί κινητήρες. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες είναι ηλεκτρικές μηχανές που περιστρέφονται γύρω από έναν άξονα, μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια δημιουργεί την κίνηση του κινητού. Η λειτουργία του βασίζεται στις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις έλξης και απώθησης μεταξύ ενός μαγνήτη και ενός πηνίου μέσω του οποίου κυκλοφορεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
- Δυναμό. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται για να επωφεληθούν από την περιστροφή των τροχών ενός οχήματος, όπως ένα αυτοκίνητο, για να περιστρέψουν έναν μαγνήτη και να παράγουν ένα μαγνητικό πεδίο που τροφοδοτεί εναλλασσόμενο ρεύμα στα πηνία.
- Τηλέφωνο. Η μαγεία πίσω από αυτήν την καθημερινή συσκευή δεν είναι άλλη από την ικανότητα μετατροπής ηχητικών κυμάτων (όπως φωνή) σε διαμορφώσεις ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που μπορούν να μεταδοθούν, αρχικά με ένα καλώδιο, σε έναν δέκτη στο άλλο άκρο που μπορεί να ρίξει τη διαδικασία και ανάκτηση των ηλεκτρομαγνητικά περιεχόμενων ηχητικών κυμάτων.
- Φούρνοι μικροκυμάτων Αυτές οι συσκευές λειτουργούν από τη δημιουργία και τη συγκέντρωση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στα τρόφιμα. Αυτά τα κύματα είναι παρόμοια με αυτά που χρησιμοποιούνται για ραδιοεπικοινωνία, αλλά με υψηλή συχνότητα που περιστρέφει τα διπλώματα (μαγνητικά σωματίδια) του φαγητού σε πολύ υψηλές ταχύτητες, καθώς προσπαθούν να ευθυγραμμιστούν με το προκύπτον μαγνητικό πεδίο. Αυτή η κίνηση δημιουργεί τη θερμότητα.
- Μαγνητική τομογραφία (MRI). Αυτή η ιατρική εφαρμογή ηλεκτρομαγνητισμού υπήρξε μια άνευ προηγουμένου πρόοδος σε θέματα υγείας, καθώς επιτρέπει την εξέταση με μη επεμβατικό τρόπο το εσωτερικό του σώματος των ζωντανών όντων, από τον ηλεκτρομαγνητικό χειρισμό των ατόμων υδρογόνου που περιέχονται σε αυτό, για τη δημιουργία ένα πεδίο ερμηνεύσιμο από εξειδικευμένους υπολογιστές.
- Μικρόφωνα Αυτές οι συσκευές που είναι τόσο κοινές σήμερα λειτουργούν χάρη σε ένα διάφραγμα που προσελκύεται από έναν ηλεκτρομαγνήτη, του οποίου η ευαισθησία στα ηχητικά κύματα τους επιτρέπει να μεταφραστούν σε ένα ηλεκτρικό σήμα. Αυτό μπορεί στη συνέχεια να μεταδοθεί και να αποκρυπτογραφηθεί από απόσταση, ή ακόμη και να αποθηκευτεί και να αναπαραχθεί αργότερα.
- Φασματόμετρα μάζας. Είναι μια συσκευή που επιτρέπει την ανάλυση ορισμένων χημικών ενώσεων με μεγάλη ακρίβεια, ξεκινώντας από τον μαγνητικό διαχωρισμό των ατόμων που τα συνθέτουν, μέσω του ιονισμού τους και της ανάγνωσης από έναν εξειδικευμένο υπολογιστή.
- Παλμογράφοι. Ηλεκτρονικά όργανα με σκοπό την γραφική απεικόνιση των ηλεκτρικών σημάτων που ποικίλλουν με την πάροδο του χρόνου από μια δεδομένη πηγή. Για αυτό χρησιμοποιούν έναν άξονα συντεταγμένων στην οθόνη των οποίων οι γραμμές είναι το προϊόν της μέτρησης των τάσεων από το καθορισμένο ηλεκτρικό σήμα. Χρησιμοποιούνται στην ιατρική για τη μέτρηση των λειτουργιών της καρδιάς, του εγκεφάλου ή άλλων οργάνων.
- Μαγνητικές κάρτες. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την ύπαρξη πιστωτικών ή χρεωστικών καρτών, που έχουν μαγνητική ταινία πολωμένη με έναν συγκεκριμένο τρόπο, για την κρυπτογράφηση πληροφοριών βάσει του προσανατολισμού των σιδηρομαγνητικών σωματιδίων της. Με την εισαγωγή πληροφοριών σε αυτές, οι καθορισμένες συσκευές πολώνουν τα εν λόγω σωματίδια με έναν συγκεκριμένο τρόπο, έτσι ώστε η εν λόγω σειρά να μπορεί στη συνέχεια να "διαβαστεί" για να ανακτήσει τις πληροφορίες.
- Ψηφιακή αποθήκευση σε μαγνητικές ταινίες. Βασικό στον κόσμο των υπολογιστών και των υπολογιστών, επιτρέπει την αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών σε μαγνητικούς δίσκους των οποίων τα σωματίδια είναι πολωμένα με συγκεκριμένο τρόπο και αποκρυπτογραφούνται από ένα μηχανογραφικό σύστημα. Αυτοί οι δίσκοι μπορούν να είναι αφαιρούμενοι, όπως δίσκοι στυλό ή τώρα δισκέτες, ή μπορεί να είναι μόνιμοι και πιο περίπλοκοι, όπως σκληροί δίσκοι.
- Μαγνητικά τύμπανα. Αυτό το μοντέλο αποθήκευσης δεδομένων, δημοφιλές στις δεκαετίες του 1950 και του 1960, ήταν μια από τις πρώτες μορφές αποθήκευσης μαγνητικών δεδομένων. Είναι ένας κοίλος μεταλλικός κύλινδρος που περιστρέφεται με υψηλές ταχύτητες, περιτριγυρισμένος από ένα μαγνητικό υλικό (οξείδιο σιδήρου) στο οποίο τυπώνονται οι πληροφορίες μέσω ενός κωδικοποιημένου συστήματος πόλωσης. Σε αντίθεση με τους δίσκους, δεν είχε κεφαλή ανάγνωσης και αυτό του επέτρεψε κάποια ευελιξία στην ανάκτηση πληροφοριών.
- Φώτα ποδηλάτων. Τα φώτα ενσωματωμένα στο μπροστινό μέρος των ποδηλάτων, τα οποία ανάβουν όταν ταξιδεύουν, λειτουργούν χάρη στην περιστροφή του τροχού στον οποίο είναι συνδεδεμένος ένας μαγνήτης, του οποίου η περιστροφή παράγει ένα μαγνητικό πεδίο και συνεπώς μια μέτρια πηγή εναλλασσόμενου ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό το ηλεκτρικό φορτίο στη συνέχεια οδηγείται στον λαμπτήρα και μεταφράζεται σε φως.
- Συνεχίστε με: Εφαρμογές χαλκού
