O que é força eletromagnética?

Toda a complexidade do universo ao nosso redor vem, em última análise, de quatro forças fundamentais: gravidade, a força nuclear forte, a força nuclear fraca e o eletromagnetismo. O eletromagnetismo pode ser um tópico desafiador de estudar, mas os princípios básicos do que é a força e como ela funciona são bastante simples, e a lei da força de Lorentz, em particular, informa os pontos-chave que você precisa para Compreendo. Em suma, a força eletromagnética faz com que cargas diferentes - positivas e negativas - se atraiam, e cargas diferentes se repelem.

TL; DR (muito longo; Não li)

O eletromagnetismo é uma das quatro forças fundamentais do universo. Ele descreve como as partículas carregadas reagem a campos elétricos e magnéticos, bem como as ligações fundamentais entre eles. A força eletromagnética, como todas as forças, é medida em Newtons.

As forças eletrostáticas são descritas pela lei de Coulomb, e ambas as forças elétricas e magnéticas são cobertas pela lei de força de Lorentz. No entanto, as quatro equações de Maxwell fornecem a descrição mais detalhada do eletromagnetismo.

O termo eletromagnetismo combina as forças elétrica e magnética em uma única palavra porque ambas as forças são devidas ao mesmo fenômeno subjacente. Partículas “carregadas” geram campos elétricos, e cargas positivas e negativas reagem a esse campo de maneiras diferentes, o que explica a força que observamos. Para interações elétricas, as partículas carregadas positivamente (como prótons) afastam as partículas carregadas positivamente e atraem as carregadas negativamente (como os elétrons) e vice-versa. As linhas de campo elétrico se espalham diretamente para fora a partir de cargas elétricas positivas, e isso empurra as partículas na direção - ou na direção oposta - das linhas de campo.

O magnetismo vem de campos magnéticos, que são gerados por cargas em movimento. As partículas não respondem aos campos magnéticos da mesma forma que respondem aos campos elétricos. As linhas do campo magnético formam círculos, sem começo nem fim. Em resposta a eles, as partículas se movem em uma direção perpendicular ao seu movimento e à linha de campo. Tal como acontece com as forças elétricas, as partículas com carga positiva e as com carga negativa se movem em direções opostas.

A força eletromagnética é a segunda força mais forte da natureza. A força nuclear forte é a mais forte, as forças eletromagnéticas são 137 vezes menos poderosas, a a força nuclear fraca é um milhão de vezes menor e a gravidade é muito, muito menor do que o resto (cerca de 6 × 10⁻³⁹ vezes mais fraca do que a força nuclear forte).

“Força eletrostática” refere-se à força elétrica gerada por cargas estacionárias. É descrito por uma equação simples conhecida como lei de Coulomb. Isso afirma que:

Aqui,Fsignifica força,ké uma constante,q​₁ eq​₂ são as acusações, eré a distância entre eles. Cargas maiores produzem uma força maior e mais separação enfraquece a força da força. Como acontece com todas as forças, a força eletromagnética é medida em Newtons (N). A constantektem um valor específico, 9 × 10⁹ N m² / C². A carga é medida em coulombs (C), e você insere o sinal da carga (+ ou -) junto com a força, então a equação tem um valor positivo para repulsão e um negativo para atração.

A lei de força de Lorentz incorpora forças magnéticas e elétricas, por isso é uma das melhores representações da força eletromagnética. A lei declara:

Onde​E​é o campo magnético,​v​é a velocidade da partícula, e​B​é o campo magnético. Eles estão em negrito porque são vetores, que têm uma direção, bem como uma força, e o×​ símbolo é um produto vetorial em vez de uma simples multiplicação. A equação nos diz que a força total é a soma do campo elétrico e o produto vetorial da velocidade da partícula e do campo magnético, todos multiplicados pela carga da partícula. O produto vetorial produz uma força em uma direção perpendicular a ambos, em linha com a seção anterior.

O eletromagnetismo se mostra em muitas formas na vida cotidiana e na física. Os átomos são mantidos juntos pela atração eletromagnética entre os prótons no núcleo e os elétrons que o orbitam. A luz é uma onda eletromagnética, onde um campo elétrico oscilante gera um campo magnético variável, que por sua vez cria um campo elétrico e assim por diante. Isso é previsto pelas equações de Maxwell (quatro equações que explicam tudo sobre o eletromagnetismo na linguagem do cálculo vetorial), incluindo a velocidade característica na qual ele viaja.

O eletromagnetismo também é responsável pela eletricidade que alimenta sua tela e o dispositivo que você está lendo, com o fluxo de elétrons impulsionado ao longo de linhas de campo elétrico fornecendo a energia. Esses exemplos apenas arranham a superfície da ampla gama de fenômenos explicados pelo eletromagnetismo.