Electromagnetismul este acea ramură a fizicii care studiază sarcinile electrice şi magnetice, câmpurile create de acestea (electric şi magnetic), legile care descriu interacţiunile dintre acestea.
Efectul magnetic al curentului electricRamurile principale ale electronagnetismului sunt:
O particulă încărcată cu o sarcină pozitivă atrage o particulă încărcată negativ, tinzând să accelereze spre aceasta. Daca aceasta întâmpină rezistenţă din partea mediului prin care trece, viteza sa se micşorează iar mediul suferă o încălzire. Posibilitatea de a menţine un flux electric ce ar continua să conducă particulele încărcate cu sarcini a fost observată de fizicianul italian Alessandro Volta în 1800. Clasica teorie a unui circuit simplu presupune ca cele două borne ale unei baterii să fie încărcate cu sarcini diferite, ca o consecinţă a proprietăţilor interne ale acesteia. Când cele două borne sunt conectate printr-un conductor, particulele încărcate negativ vor fi “împinse” spre borna pozitivă iar acest proces va încălzi firul, acesta opunând rezistenţă mişcării. Când particulele ajung la borna pozitivă, bateria le va forţa în interior spre borna negativă, învingând forţele de rezistenţă formulate în legea lui Coulomb. Fizicianul german Georg Simon Ohm a descoperit existenţa unei constante a conductorului, ca proporţie între intensitatea şi rezistenţa acestuia. Legea lui Ohm nu este universal valabilă în fizică, ci mai degrabă descrie caracteristicile unel clase limitate de materiale solide.
Primele concepte asupra magnetismlui bazate pe existenţa a doi poli magnetici au apărut însecolul XVII şi în mare parte datorită experimentelor lui Coulomb.
Prima legatură între magnetism şi electricitate a fost făcuta prin intermediul experimentelor fizicianului danez Hans Christian Oersted, care în 1819 a descoperit că un ac magnetic poate fi deviat cu ajutorul unui conductor sub tensiune electrică. La o săptâmană de la aflarea acestei descoperiri, cercetatorul francez Andre Marie Ampere va demonstra că doi conductori purtători de curent electric se vor comporta ca şi cei doi poli ai unui magnet.
În 1831 fizicianul şi chimistul englez Michael Faraday a descoperit că un curent electric poate fi indus într-un fir şi fără conectarea acestuia la o baterie, fie prin mişcarea unui magnet, fie prin plasarea altui conductor cu un curent variabil în vecinătatea conductorului în care se doreşte generat curentul. Legătura dintre electricitate şi magnetism poate fi cel mai bine redată în termeni asociaţi câmpului magnetic sau forţei ce va acţiona într-un anume punct asupra unei sarcini electrice.
Sarcinile electrice staţionare produc câmpuri elctrice; curenţii – sarcini electrice mobile – produc câmpuri magnetice. Aceste descoperiri au fost redate într-o formă precisă de către fizicianul englez James Clerk Maxwell care în descompunerea ecuaţiilor diferentiale care îi poartă numele a găsit relaţia dintre locul şi perioada schimbării câmpurilor electrice şi magnetice într-un anumit punct şi respectiv sarcina şi densitatea curentului în acel punct. În principiu, aceste ecuaţii permit determinarea intensităţii câmpului oriunde şi în orice moment printr-o cunoaştere a sarcinilor electrice şi a curenţilor.
Un rezultat neaşteptat obţinut prin descoperirea acestor ecuaţii a fost intuirea unui nou tip de câmp magnetic, care se propagă cu viteza luminii sub forma undelor electromagnetice. În1887 fizicianul german Heinrich Rudolf Hertz a reuşit să genereze asemenea unde, punând astfel bazele transmisiilor de radio, radar, televiziune şi altor forme de telecomunicaţii.
Proprietăţile câmpurilor magnetice şi electrice ale acestor unde sunt similare cu cele ale unei sfori lungi, întinse, al carei capăt este mişcat foarte repede în sus şi în jos.
În orice punct ales, sfoara va fi observată ca oscilând cu aceeaşi frecvenţă şi respectiv cu aceeaşi perioadă ca şi sursa. Punctele alese de-a lungul sforii la diferite distanţe de sursă vor ajunge în punctul maxim pe axa verticală într-un sistem cartezian la momente diferite în timp.
Viteza cu care se propagă mişcarea verticală de-a lungul sforii din analogia precedentă se numeşte viteza undei electromagnetice în cazul acesteia, ea fiind o funcţie de spaţiu, masă şi tensiune electrică. Un instantaneu asupra sforii (dupa ce a fost în mişcare) va arăta puncte având aceeaşi dispunere şi mişcare, separate de o distanţă numită lungimea de unda. Aceasta este egală cu viteza undei raportată la frecvenţă.
- Electrostatica, care se ocupă cu studiul sarcinilor electrice aflate în repaus şi al câmpurilor generate de acestea.
- Electrodinamica, care se ocupă cu studiul sarcinilor aflate în mişcare, precum şi al câmpurilor generate de acestea.
- Magnetismul, care se ocupă cu studiul câmpului magnetic.
Istoric
Deşi grecii antici cunoşteau proprietăţile electrostatice ale chihlimbarului, iar chinezii puteau face magneţi bruţi din pietre magnetice (cca 2700 î.Hr.), până la sfârşitul secolului al XVIII-leanu s-au realizat experimente asupra fenomenelor electrice şi magnetice documentate. În1785 fizicianul francez Charles-Augustin de Coulomb a fost primul care a confirmat pe cale experimentală faptul că sarcinile electrice se atrag sau se resping pe baza unei legi similare cu cea a gravitaţiei. Matematicienii Simeon Denis Poisson şi Carl Friedrich Gauss au dezvoltat o teorie cu privire la distribuirea arbitrară a sarcinilor electrice.O particulă încărcată cu o sarcină pozitivă atrage o particulă încărcată negativ, tinzând să accelereze spre aceasta. Daca aceasta întâmpină rezistenţă din partea mediului prin care trece, viteza sa se micşorează iar mediul suferă o încălzire. Posibilitatea de a menţine un flux electric ce ar continua să conducă particulele încărcate cu sarcini a fost observată de fizicianul italian Alessandro Volta în 1800. Clasica teorie a unui circuit simplu presupune ca cele două borne ale unei baterii să fie încărcate cu sarcini diferite, ca o consecinţă a proprietăţilor interne ale acesteia. Când cele două borne sunt conectate printr-un conductor, particulele încărcate negativ vor fi “împinse” spre borna pozitivă iar acest proces va încălzi firul, acesta opunând rezistenţă mişcării. Când particulele ajung la borna pozitivă, bateria le va forţa în interior spre borna negativă, învingând forţele de rezistenţă formulate în legea lui Coulomb. Fizicianul german Georg Simon Ohm a descoperit existenţa unei constante a conductorului, ca proporţie între intensitatea şi rezistenţa acestuia. Legea lui Ohm nu este universal valabilă în fizică, ci mai degrabă descrie caracteristicile unel clase limitate de materiale solide.
Primele concepte asupra magnetismlui bazate pe existenţa a doi poli magnetici au apărut însecolul XVII şi în mare parte datorită experimentelor lui Coulomb.
Prima legatură între magnetism şi electricitate a fost făcuta prin intermediul experimentelor fizicianului danez Hans Christian Oersted, care în 1819 a descoperit că un ac magnetic poate fi deviat cu ajutorul unui conductor sub tensiune electrică. La o săptâmană de la aflarea acestei descoperiri, cercetatorul francez Andre Marie Ampere va demonstra că doi conductori purtători de curent electric se vor comporta ca şi cei doi poli ai unui magnet.
În 1831 fizicianul şi chimistul englez Michael Faraday a descoperit că un curent electric poate fi indus într-un fir şi fără conectarea acestuia la o baterie, fie prin mişcarea unui magnet, fie prin plasarea altui conductor cu un curent variabil în vecinătatea conductorului în care se doreşte generat curentul. Legătura dintre electricitate şi magnetism poate fi cel mai bine redată în termeni asociaţi câmpului magnetic sau forţei ce va acţiona într-un anume punct asupra unei sarcini electrice.
Sarcinile electrice staţionare produc câmpuri elctrice; curenţii – sarcini electrice mobile – produc câmpuri magnetice. Aceste descoperiri au fost redate într-o formă precisă de către fizicianul englez James Clerk Maxwell care în descompunerea ecuaţiilor diferentiale care îi poartă numele a găsit relaţia dintre locul şi perioada schimbării câmpurilor electrice şi magnetice într-un anumit punct şi respectiv sarcina şi densitatea curentului în acel punct. În principiu, aceste ecuaţii permit determinarea intensităţii câmpului oriunde şi în orice moment printr-o cunoaştere a sarcinilor electrice şi a curenţilor.
Un rezultat neaşteptat obţinut prin descoperirea acestor ecuaţii a fost intuirea unui nou tip de câmp magnetic, care se propagă cu viteza luminii sub forma undelor electromagnetice. În1887 fizicianul german Heinrich Rudolf Hertz a reuşit să genereze asemenea unde, punând astfel bazele transmisiilor de radio, radar, televiziune şi altor forme de telecomunicaţii.
Proprietăţile câmpurilor magnetice şi electrice ale acestor unde sunt similare cu cele ale unei sfori lungi, întinse, al carei capăt este mişcat foarte repede în sus şi în jos.
În orice punct ales, sfoara va fi observată ca oscilând cu aceeaşi frecvenţă şi respectiv cu aceeaşi perioadă ca şi sursa. Punctele alese de-a lungul sforii la diferite distanţe de sursă vor ajunge în punctul maxim pe axa verticală într-un sistem cartezian la momente diferite în timp.
Viteza cu care se propagă mişcarea verticală de-a lungul sforii din analogia precedentă se numeşte viteza undei electromagnetice în cazul acesteia, ea fiind o funcţie de spaţiu, masă şi tensiune electrică. Un instantaneu asupra sforii (dupa ce a fost în mişcare) va arăta puncte având aceeaşi dispunere şi mişcare, separate de o distanţă numită lungimea de unda. Aceasta este egală cu viteza undei raportată la frecvenţă.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu