A körülöttünk lévő világegyetem teljes komplexitása végül négy alapvető erőből származik: a gravitációból, az erős nukleáris erőből, a gyenge nukleáris erőből és az elektromágnesességből. Az elektromágnesesség kihívást jelentő téma lehet, de az alapja annak, hogy mi az erő és hogyan működik meglehetősen egyértelmű, és különösen a Lorentz-erőtörvény mondja el a legfontosabb pontokat megért. Dióhéjban az elektromágneses erő a pozitív és negatív töltésekkel ellentétben vonzza egymást, és a töltésekkel ellentétben taszítja.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Az elektromágnesesség az univerzum négy alapvető erejének egyike. Leírja, hogy a töltött részecskék hogyan reagálnak az elektromos és mágneses mezőkre, valamint a közöttük lévő alapvető kapcsolatokat. Az elektromágneses erőt, mint minden erőt, Newtonban mérjük.
Az elektrosztatikus erőket Coulomb törvénye írja le, és mind az elektromos, mind a mágneses erőket a Lorentz-erő törvény fedi le. Maxwell négy egyenlete azonban az elektromágnesesség legrészletesebb leírását adja.
Elektromágnesesség: az alapok
Az elektromágnesesség kifejezés egyesíti az elektromos és mágneses erőket egyetlen szóban, mivel mindkét erő ugyanazon mögöttes jelenségnek köszönhető. A „feltöltött” részecskék elektromos teret generálnak, és a pozitív és negatív töltések másképp reagálnak erre a mezőre, ez magyarázza az általunk megfigyelt erőt. Az elektromos kölcsönhatásokhoz a pozitív töltésű részecskék (mint a protonok) eltolják a pozitív töltésű részecskéket, és vonzzák a negatívan töltött részecskéket (mint az elektronok), és fordítva. Az elektromos térvezetékek a pozitív elektromos töltésekből közvetlenül kifelé terjednek, és ez a részecskéket a terepi vonalak irányába - vagy azokkal ellentétes irányba - tolja.
A mágnesesség mágneses mezőkből származik, amelyeket mozgó töltések generálnak. A részecskék nem reagálnak a mágneses mezőkre ugyanúgy, mint az elektromos mezőkre. A mágneses mező vonalak köröket alkotnak, kezdet és vég nélkül. Rájuk reagálva a részecskék mind a mozgásukra, mind a mező vonalára merőleges irányban mozognak. Az elektromos erőkhöz hasonlóan a pozitív töltésű és a negatív töltésű részecskék is ellentétes irányban mozognak.
Az elektromágneses erő a természetben a második legerősebb erő. Az erős atomerő a legerősebb, az elektromágneses erők 137-szer kisebb teljesítményűek, a a gyenge atomerő milliószor kisebb, és a gravitáció sokkal, de sokkal kisebb, mint a többi (kb. 6 × 10−39 szer gyengébb, mint az erős atomerő).
Elektrosztatikus erők és Coulomb törvénye
Az „elektrosztatikus erő” a helyhez kötött töltések által generált elektromos erőt jelenti. Coulomb törvényeként ismert egyszerű egyenlet írja le. Ez kimondja, hogy:
F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2}
Itt,Ferőt jelent,kállandó,q1 ésq2 a díjak, ésra köztük lévő távolság. A nagyobb töltések nagyobb erőt eredményeznek, és a nagyobb elválasztás gyengíti az erő erejét. Mint minden erőnél, az elektromágneses erőt Newtonban (N) is mérjük. Az állandókmeghatározott értéke 9 × 109 N m2 / C2. A töltést coulombokban (C) mérjük, és a töltés előjelét (+ vagy -) adja meg az erősséggel együtt, így az egyenletnek pozitív értéke van az taszításra, negatív pedig a vonzerőre.
A Lorentz-erő törvénye
A Lorentz-erő törvény magában foglalja mind a mágneses, mind az elektromos erőket, így ez az elektromágneses erő egyik legjobb ábrázolása. A törvény kimondja:
\ bold {F} = q (\ bold {E} + \ bold {v} \ times \ bold {B})
HolEa mágneses mező,va részecske sebessége, ésBa mágneses mező. Ezek azért vannak félkövérrel, mert vektorok, amelyeknek van iránya és ereje, valamint a× szimbólum vektor szorzat, nem pedig egyszerű szorzás. Az egyenlet azt mondja nekünk, hogy a teljes erő az elektromos mező és a részecske sebességének és a mágneses mezőnek a vektor szorzatának összege, szorozva a részecske töltésével. A vektor szorzat mindkettőre merőleges irányú erőt produkál, az előző szakasznak megfelelően.
Elektromágnesesség működés közben: atomok, fény, elektromosság és még sok más
Az elektromágnesesség sokféle formában megmutatkozik a mindennapi életben és a fizikában. Az atomokat az atommagban lévő protonok és az azt körül keringő elektronok közötti elektromágneses vonzás tartja össze. A fény egy elektromágneses hullám, ahol egy oszcilláló elektromos tér változó mágneses teret generál, ami viszont elektromos teret hoz létre stb. Ezt megjósolják Maxwell egyenletei (négy egyenlet, amely mindent elmagyaráz az elektromágnesességről a vektorszámítás nyelvén), beleértve a jellemző sebességet is, amelyen halad.
Az elektromágnesesség felelős a képernyő és az éppen olvasott eszköz áramellátásáért is, miközben az elektromos tér áramvonalai mentén hajtott elektronáram biztosítja az energiát. Ezek a példák csak az elektromágnesességgel magyarázható jelenségek széles skálájának felületét kaparják.