Sva složenost svemira oko nas u konačnici dolazi od četiri temeljne sile: gravitacije, jake nuklearne sile, slabe nuklearne sile i elektromagnetizma. Elektromagnetizam može biti izazovna tema za proučavanje, ali osnove o tome kakva je sila i kako djeluje su prilično jednostavno, a Lorentzov zakon o snazi, posebno, govori vam ključne točke koje trebate razumjeti. Ukratko, elektromagnetska sila uzrokuje da se različiti naboji - pozitivni i negativni - međusobno privlače, a za razliku od naboja odbijaju.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Elektromagnetizam je jedna od četiri temeljne sile u svemiru. Opisuje kako nabijene čestice reagiraju na električno i magnetsko polje, kao i temeljne veze između njih. Elektromagnetska sila, kao i sve sile, mjeri se u Newtonima.
Elektrostatičke sile opisane su Coulombovim zakonom, a i električne i magnetske sile obuhvaćene su Lorentzovim silom. Međutim, Maxwellove četiri jednadžbe daju najdetaljniji opis elektromagnetizma.
Elektromagnetizam: osnove
Pojam elektromagnetizam kombinira električne i magnetske sile u jednu riječ, jer su obje sile posljedica istog temeljnog fenomena. "Nabijene" čestice generiraju električna polja, a pozitivni i negativni naboji različito reagiraju na to polje, što objašnjava silu koju opažamo. Za električne interakcije, pozitivno nabijene čestice (poput protona) potiskuju pozitivno nabijene čestice i privlače negativno nabijene (poput elektrona), i obrnuto. Linije električnog polja šire se izravno iz pozitivnih električnih naboja, što gura čestice u smjeru - ili u suprotnom smjeru - od polja.
Magnetizam dolazi od magnetskih polja koja nastaju pomicanjem naboja. Čestice ne reagiraju na magnetska polja na isti način kao na električna polja. Linije magnetskog polja tvore krugove, bez početka ili kraja. Kao odgovor na njih, čestice se kreću u smjeru okomitom i na njihovo kretanje i na liniju polja. Kao i kod električnih sila, pozitivno nabijene i negativno nabijene čestice kreću se u suprotnim smjerovima.
Elektromagnetska sila je druga po snazi sila u prirodi. Jaka nuklearna sila je najjača, elektromagnetske sile su 137 puta slabije, slaba nuklearna sila je milijun puta manja, a gravitacija mnogo, puno manja od ostalih (oko 6 × 10−39 puta slabiji od jake nuklearne sile).
Elektrostatske sile i Coulombov zakon
"Elektrostatička sila" odnosi se na električnu silu generiranu stacionarnim nabojima. Opisana je jednostavnom jednadžbom poznatom kao Coulombov zakon. Ovo navodi da:
F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2}
Ovdje,Fznači sila,kje konstanta,q1 iq2 jesu optužbe irje udaljenost između njih. Veći naboji proizvode veću silu, a veće razdvajanje slabi snagu. Kao i kod svih sila, elektromagnetska sila mjeri se u Njutnima (N). Konstantakima specifičnu vrijednost, 9 × 109 N m2 / C2. Naboj se mjeri u kulonima (C), a zajedno s snagom unosite i znak naboja (+ ili -), pa jednadžba ima pozitivnu vrijednost za odbijanje, a negativnu za privlačenje.
Lorentzov zakon o sili
Lorentzov zakon o sili uključuje i magnetske i električne sile, pa je jedan od najboljih prikaza elektromagnetske sile. Zakon kaže:
\ bold {F} = q (\ bold {E} + \ bold {v} \ puta \ bold {B})
GdjeEje magnetsko polje,vje brzina čestice, iBje magnetsko polje. Oni su podebljani jer su vektori koji imaju smjer, kao i snagu, i× simbol je vektorski proizvod, a ne jednostavno množenje. Jednadžba nam govori da je ukupna sila zbroj električnog polja i vektorskog umnoška brzine čestice i magnetskog polja, sve pomnoženo s nabojem čestice. Vektorski proizvod proizvodi silu u smjeru okomitom na oboje, u skladu s prethodnim odjeljkom.
Elektromagnetizam na djelu: atomi, svjetlost, električna energija i još mnogo toga
Elektromagnetizam se pokazuje u mnogim oblicima u svakodnevnom životu i fizici. Atomi se drže zajedno elektromagnetskom privlačnošću između protona u jezgri i elektrona oko nje. Svjetlost je elektromagnetski val, gdje oscilirajuće električno polje generira magnetsko polje koje se mijenja, a ono pak stvara električno polje itd. To predviđaju Maxwellove jednadžbe (četiri jednadžbe koje objašnjavaju sve o elektromagnetizmu jezikom vektorskog računa), uključujući karakterističnu brzinu kojom putuje.
Elektromagnetizam je također odgovoran za električnu energiju koja napaja vaš zaslon i uređaj na kojem čitate, a protok elektrona pokretan duž linija električnog polja daje energiju. Ovi primjeri samo ogrebu površinu širokog spektra pojava objašnjenih elektromagnetizmom.