Razmerje med elektriko in magnetizmom

Električna energija in magnetizem sta ločena, vendar medsebojno povezana pojava, povezana z elektromagnetna sila. Skupaj tvorita osnovo za elektromagnetizem, ključna disciplina fizike.

Ključni odvzemi: elektrika in magnetizem

Razen obnašanja zaradi sila gravitacije, skoraj vsak pojav v vsakdanjem življenju izvira iz elektromagnetne sile. Odgovoren je za medsebojno delovanje med atomi in pretok snovi in ​​energije. Drugi temeljne sile so tisti šibka in močna jedrska sila, ki urejajo radioaktivno razpadanje in tvorba atomskih jeder.

Ker sta elektrika in magnetizem neverjetno pomembna, je dobro začeti z osnovnim razumevanjem, kaj so in kako delujejo.

Električna energija je pojav, povezan s stacionarnimi ali gibajočimi se električnimi naboji. Izvor električnega naboja bi lahko bil osnovni delček, elektron (ki ima negativen naboj), a protona (ki ima pozitiven naboj), iona ali katerega koli večjega telesa, ki ima neravnovesje pozitivnega in negativnega napolniti. Pozitivni in negativni naboji privlačijo drug drugega (npr. Protone privlačijo elektroni), medtem ko tako kot naboji se odbijajo (npr. protoni odbijajo druge protone, elektroni pa odbijajo druge elektronov).

Znani primeri električne energije vključujejo strele, električni tok iz vtičnice ali baterije in statične električne energije. Običajni SI enote električne energije vključujejo amper (A) za tok, coulomb (C) za električni naboj, volt (V) za razliko potenciala, ohm (Ω) za upor in watt (W) za moč. Stacionarni točkovni naboj ima električno polje, če pa je naboj v gibanju, ustvarja tudi magnetno polje.

Magnetizem je opredeljen kot fizični pojav, ki nastane s premikanjem električnega naboja. Tudi magnetno polje lahko sproži gibanje nabitih delcev, kar ustvarja električni tok. Elektromagnetni val (na primer svetloba) ima tako električno kot magnetno komponento. Dve komponenti vala potujeta v isto smer, vendar sta usmerjeni pod pravim kotom (90 stopinj) drug proti drugemu.

Magnetizem tako kot elektrika proizvaja privlačnost in odbojnost med predmeti. Medtem ko elektrika temelji na pozitivnih in negativnih nabojih, magnetnih monopolov ni. Vsak magnetni delček ali predmet ima pol "sever" in "jug", usmeritve pa temeljijo na usmeritvi zemeljskega magnetnega polja. Všeč drogovi magneta odbijajo drug drugega (npr. sever se odbija proti severu), nasprotna pola pa drug drugega privlačita (severni in južni privlačita).

Znani primeri magnetizma vključujejo: reakcija igle kompasa na Zemljino magnetno polje, privlačnost in odbojnost barskih magnetov in polje, ki obdaja elektromagnete. Vendar ima vsak gibajoči se električni naboj magnetno polje, zato orbiti elektronov atomov proizvajajo magnetno polje; obstaja magnetno polje, povezano z daljnovodi; trdi diski in zvočniki pa delujejo na magnetnih poljih. Ključne enote magnetizma SI vključujejo teslo (T) za gostoto magnetnega pretoka, weber (Wb) za magnetni tok, amper na meter (A / m) za jakost magnetnega polja in henry (H) za induktivnost.

Beseda elektromagnetizem izvira iz kombinacije grških del elektron, kar pomeni "jantar" in magnetis lithos, kar pomeni "magnezijski kamen", ki je magnetna železova ruda. Starodavno Grki so bili seznanjeni z elektriko in magnetizmom, vendar jih je obravnaval kot dva ločena pojava.

Odnos znan kot elektromagnetizem ni bil opisan, dokler James Clerk Maxwell ni objavil Traktat o elektriki in magnetizmu leta 1873. Maxwellovo delo je vključevalo dvajset znanih enačb, ki so bile odtlej zgoščene v štiri delne diferencialne enačbe. Osnovni pojmi, ki jih predstavljajo enačbe, so:

1. Kot električni naboji se odbijajo in za razliko od električnih nabojev privlačijo. Sila privlačnosti ali odbijanja je obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njima.
2. Magnetni poli vedno obstajajo kot pari sever-jug. Kot drogovi odbijajo in privlačijo nasprotje.
3. Električni tok v žici ustvarja magnetno polje okoli žice. Smer magnetnega polja (v smeri urinega kazalca) je odvisna od smeri toka. To je "pravilo desne roke", kjer smer magnetnega polja sledi prstom desne roke, če palec kaže v trenutni smeri.
4. Če premaknete zanko žice proti magnetnemu polju ali stran od njega, sprožite tok v žici. Smer toka je odvisna od smeri gibanja.

Maxwell-ova teorija je nasprotovala newtonski mehaniki, vendar so poskusi dokazali Maxwellove enačbe. Konflikt je dokončno rešil Einsteinova teorija posebne relativnosti.

• Hunt, Bruce J. (2005). Maxwellians. Cornell: Cornell University Press. pp 165–166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• Mednarodna zveza čiste in uporabne kemije (1993). Količine, enote in simboli fizikalne kemije, 2. izdaja, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. pp 14–15.
• Ravaioli, Fawwaz T. Ulaby, Eric Michielssen, Umberto (2010). Osnove uporabne elektromagnetnosti (6. izd.). Boston: Prentice Hall. str. 13. ISBN 978-0-13-213931-1.