우리 주변의 우주의 모든 복잡성은 궁극적으로 중력, 강한 핵력, 약한 핵력 및 전자기학의 네 가지 기본 힘에서 비롯됩니다. 전자기학은 연구하기 어려운 주제 일 수 있지만 힘이 무엇이며 어떻게 작동하는지에 대한 기본 사항은 매우 간단합니다. 특히 Lorentz 힘의 법칙은 필요한 핵심 사항을 알려줍니다. 이해하다. 간단히 말해서, 전자기력은 양전하와 음전하의 서로 다른 전하를 끌어 당기고 전하를 밀어 내게합니다.
TL; DR (너무 깁니다. 읽지 않음)
전자기학은 우주의 네 가지 근본적인 힘 중 하나입니다. 하전 입자가 전기장과 자기장에 반응하는 방식과 이들 사이의 기본 연결을 설명합니다. 모든 힘과 마찬가지로 전자기력은 뉴턴 단위로 측정됩니다.
정전기력은 쿨롱의 법칙에 의해 설명되고 전기력과 자기력은 모두 로렌츠 힘의 법칙에 적용됩니다. 그러나 Maxwell의 네 가지 방정식은 전자기에 대한 가장 자세한 설명을 제공합니다.
전자기학: 기본
전자기학이라는 용어는 전기력과 자기력을 하나의 단어로 결합합니다. 두 힘은 동일한 기본 현상에 기인하기 때문입니다. "전하 된"입자는 전기장을 생성하고 양전하와 음전하가 그 장에 다르게 반응하여 우리가 관찰하는 힘을 설명합니다. 전기적 상호 작용의 경우 양전하를 띤 입자 (양성자처럼)는 양전하를 띤 입자를 밀어 내고 음전하를 띤 입자 (전자와 같은)를 끌어 당깁니다. 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 전기장 라인은 양전하에서 직접 바깥쪽으로 퍼져 나가며 입자를 필드 라인의 방향 또는 반대 방향으로 밀어냅니다.
자기는 전하를 이동하여 생성되는 자기장에서 발생합니다. 입자는 전기장과 같은 방식으로 자기장에 반응하지 않습니다. 자기장 선은 시작이나 끝이없는 원을 형성합니다. 이에 대응하여 입자는 운동과 필드 라인 모두에 수직 인 방향으로 이동합니다. 전기력과 마찬가지로 양으로 하전 된 입자와 음으로 하전 된 입자는 반대 방향으로 이동합니다.
전자기력은 자연에서 두 번째로 강한 힘입니다. 강한 핵력은 가장 강력하고 전자기력은 137 배나 덜 강력합니다. 약한 핵력은 백만 배 더 작으며 중력은 나머지 (약 6 × 10−39 강한 핵력보다 약한 배).
정전기력과 쿨롱의 법칙
"정전기력"은 고정 전하에 의해 생성되는 전기력을 의미합니다. 이것은 Coulomb의 법칙으로 알려진 간단한 방정식으로 설명됩니다. 이것은 다음을 명시합니다.
F = \ frac {kq_1q_2} {r ^ 2}
여기,에프힘을 의미하고케이상수입니다.큐1 과큐2 혐의이며아르 자형그들 사이의 거리입니다. 더 큰 전하는 더 큰 힘을 생성하고 더 많은 분리는 힘의 강도를 약화시킵니다. 모든 힘과 마찬가지로 전자기력은 뉴턴 (N) 단위로 측정됩니다. 상수케이특정 값, 9 × 109 Nm2 / 씨2. 전하는 쿨롱 (C)으로 측정되고 강도와 함께 전하의 부호 (+ 또는-)를 입력하므로 방정식은 반발에 대해 양의 값을, 인력에 대해 음의 값을 갖습니다.
Lorentz Force Law
Lorentz 힘의 법칙은 자기력과 전기력을 모두 포함하므로 전자기력을 가장 잘 표현한 것 중 하나입니다. 법은 다음과 같이 명시합니다.
\ bold {F} = q (\ bold {E} + \ bold {v} \ times \ bold {B})
어디이자형자기장입니다.V입자의 속도이고비자기장입니다. 이것들은 방향과 힘을 가진 벡터이기 때문에 굵게 표시되어 있습니다.× symbol은 단순한 곱셈이 아니라 벡터 곱입니다. 방정식은 총 힘이 전기장과 입자의 속도와 자기장의 벡터 곱의 합이고 모두 입자의 전하를 곱한 것임을 알려줍니다. 벡터 곱은 이전 섹션과 일치하여 양쪽에 수직 인 방향으로 힘을 생성합니다.
작동중인 전자기학: 원자, 빛, 전기 등
전자기학은 일상 생활과 물리학에서 다양한 형태로 나타납니다. 원자는 핵의 양성자와 궤도를 도는 전자 사이의 전자 기적 인력에 의해 함께 고정됩니다. 빛은 전자기파로, 진동하는 전기장이 변화하는 자기장을 생성하고 이는 차례로 전기장을 생성하는 식입니다. 이것은 이동하는 특성 속도를 포함하여 Maxwell의 방정식 (벡터 미적분 언어로 전자기에 대한 모든 것을 설명하는 네 가지 방정식)에 의해 예측됩니다.
전자기학은 또한 화면에 전원을 공급하는 전기와 읽고있는 장치에 영향을 미치며, 전기장 라인을 따라 추진되는 전자의 흐름이 에너지를 제공합니다. 이러한 예는 전자기학으로 설명되는 광범위한 현상의 표면에 불과합니다.