Однос између електричне енергије и магнетизма

Електрична енергија и магнетизам су одвојени, али међусобно повезани феномени повезани са електромагнетна сила. Заједно, они чине основу за електромагнетизам, кључна дисциплина физике.

Кључни одводи: електрична енергија и магнетизам

Осим понашања због сила гравитације, скоро свака појава у свакодневном животу произилази из електромагнетне силе. Одговорна је за интеракције између атома и проток између материје и енергије. Други темељне силе су слаба и јака нуклеарна сила, који управљају радиоактивним распадањем и формирање атомских језгара.

Будући да су електрична енергија и магнетизам невероватно важни, добро је започети основним разумевањем шта су и како раде.

Електрична енергија је феномен повезан са стационарним или покретним електричним набојима. Извор електричног набоја може бити елементарна честица, електрон (који има негативан набој), а протона (који има позитиван набој), јона или било којег већег тела које има дисбаланс позитивног и негативног напунити. Позитивни и негативни набоји привлаче једни друге (нпр., Протони привлаче електроне), док попут набоја се одбијају (нпр. протони одбијају друге протоне, а електрони одбијају друге електрони).

Познати примери електричне енергије укључују муње, електрична струја из утичнице или батерије и статичког електрицитета. Заједнички СИ јединице електричне енергије укључују амперу (А) за струју, цоуломб (Ц) за електрични набој, волт (В) за разлику потенцијала, охм (Ω) за отпор и ват (В) за снагу. Стационарно тачкасто наелектрисање има електрично поље, али ако се пуњење покрене, такође ствара магнетно поље.

Магнетизам се дефинише као физички феномен настао кретањем електричног набоја. Такође, магнетно поље може подстаћи наелектрисане честице да се крећу, производећи електричну струју. Електромагнетни талас (као што је светлост) има и електричну и магнетну компоненту. Две компоненте таласа путују у истом правцу, али су оријентисане под правим углом (90 степени) једна према другој.

Попут електричне енергије, магнетизам производи привлачност и одбојност између објеката. Иако се електрична енергија заснива на позитивним и негативним набојима, не постоје познати магнетни монополи. Било која магнетна честица или предмет има „северни“ и „јужни“ пол, са смерима заснованим на оријентацији магнетног поља Земље. Као стубови магнета одбијају једни друге (нпр. север се одбија према северу), док супротни полови привлаче један другог (северни и јужни привлаче).

Познати примери магнетизма укључују: реакција игле компаса на Земљино магнетно поље, привлачење и одбијање барских магнета и поље које окружује електромагнете. Ипак, сваки електрични набој који се креће има магнетно поље, тако да орбити електрона у орбити стварају магнетно поље; постоји магнетно поље повезано са далеководима; а тврди дискови и звучници ослањају се на функцију магнетних поља. Кључне СИ јединице магнетизма укључују теслу (Т) за густину магнетног тока, вебер (Вб) за магнетни ток, амперу по метру (А / м) за снагу магнетног поља и хенри (Х) за индуктивност.

Реч електромагнетизам потиче од комбинације грчких дела електрон, што значи „амбер“ и магнетис литхос, што значи „магнезијски камен“, што је магнетна гвожђа руда. Древни Грци су били упознати са електрицитетом и магнетизмом, али су их сматрали двема засебним појавама.

Веза позната као електромагнетизам није описан док Јамес Цлерк Маквелл није објавио Трактат о електричној енергији и магнетизму у 1873. Маквелл-ово дело је обухватало двадесет познатих једначина, које су од тада сакупљене у четири парцијалне диференцијалне једначине. Основни концепти представљени једнаџбама су следећи:

1. Као електрични набоји се одбијају, а за разлику од електричних набоја привлаче. Сила привлачења или одбијања обрнуто је пропорционална квадрату растојања између њих.
2. Магнетни полови увек постоје као парови север-југ. Као што се мотке одбијају и привлаче за разлику.
3. Електрична струја у жици ствара магнетно поље око жице. Смјер магнетног поља (у смјеру казаљке на сату или обрнуто) овиси о смјеру струје. Ово је "правило десне руке", где смер магнетног поља прати прсте десне руке ако ваш палац буде усмерен у тренутном смеру.
4. Помицање петље жице према магнетном пољу или даље од њега индукује струју у жици. Смјер струје зависи од смјера кретања.

Маквелл-ова теорија је била у супротности с Невтоновом механиком, али експерименти су доказали Маквелл-ове једначине. Сукоб је коначно разрешен Еинстеиновом теоријом посебне релативности.

• Хунт, Бруце Ј. (2005). Маквеллианс. Цорнелл: Цорнелл Университи Пресс. пп. 165–166. ИСБН 978-0-8014-8234-2.
• Међународна унија чисте и примењене хемије (1993). Количине, јединице и симболи физичке хемије, Друго издање, Окфорд: Блацквелл Сциенце. ИСБН 0-632-03583-8. пп. 14–15.
• Раваиоли, Фавваз Т. Улаби, Ериц Мицхиелссен, Умберто (2010). Основе примењене електромагнетике (6. изд.). Бостон: Прентице Халл. п. 13. ИСБН 978-0-13-213931-1.