Kaj je elektromagnetna sila?

Vsa zapletenost vesolja okoli nas na koncu izhaja iz štirih temeljnih sil: gravitacije, močne jedrske sile, šibke jedrske sile in elektromagnetizma. Elektromagnetizem je lahko zahtevna tema za preučevanje, toda osnove, kaj je sila in kako deluje, so dokaj enostavno in predvsem Lorentzov zakon o sili vam pove ključne točke, ki jih morate razumeti. Na kratko rečeno, elektromagnetna sila povzroči, da se različni naboji - pozitivni in negativni - medsebojno privlačijo, drugače pa naboji odbijajo.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Elektromagnetizem je ena od štirih temeljnih sil v vesolju. Opisuje, kako se nabiti delci odzivajo na električna in magnetna polja, pa tudi temeljne povezave med njimi. Elektromagnetno silo tako kot vse sile merimo v newtonih.

Elektrostatične sile opisuje Coulombov zakon, tako električne kot magnetne sile pa Lorentzov zakon o silah. Vendar Maxwellove štiri enačbe dajejo najbolj podroben opis elektromagnetizma.

Izraz elektromagnetizem združuje električne in magnetne sile v eno samo besedo, ker sta obe sili posledica istega osnovnega pojava. "Nabito polnjeni" delci ustvarjajo električna polja, pozitivni in negativni naboji pa na to polje reagirajo različno, kar pojasnjuje silo, ki jo opazimo. Pri električnih interakcijah pozitivno nabiti delci (na primer protoni) odrivajo pozitivno nabite delce in privlačijo negativno nabite (na primer elektrone) in obratno. Linije električnega polja se širijo neposredno navzven od pozitivnih električnih nabojev in to potiska delce v smeri - ali v nasprotni smeri - poljskih linij.

Magnetizem prihaja iz magnetnih polj, ki jih ustvarjajo gibljivi naboji. Delci se na magnetna polja ne odzivajo enako kot na električna polja. Linije magnetnega polja tvorijo kroge, brez začetka ali konca. Kot odziv nanje se delci premikajo v smeri, pravokotni tako na njihovo gibanje kot na linijo polja. Tako kot pri električnih silah se tudi pozitivno nabiti in negativno nabiti delci gibljejo v nasprotnih smereh.

Elektromagnetna sila je druga najmočnejša sila v naravi. Močna jedrska sila je najmočnejša, elektromagnetne sile so 137-krat manj močne, šibka jedrska sila je milijonkrat manjša, gravitacija pa veliko, veliko manjša od ostalih (približno 6 × 10⁻³⁹ krat šibkejši od močne jedrske sile).

"Elektrostatična sila" pomeni električno silo, ki jo ustvarjajo mirujoči naboji. Opisan je s preprosto enačbo, znano kot Coulombov zakon. To navaja, da:

Tukaj,Fpomeni silo,kje konstanta,q​₁ inq​₂ so stroški inrje razdalja med njima. Večji naboji povzročajo večjo silo in več ločitve oslabi moč sile. Tako kot pri vseh silah se tudi elektromagnetna sila meri v newtonih (N). Konstantakima določeno vrednost, 9 × 10⁹ N m² / C². Naboj se meri v kulomih (C) in skupaj z močjo vnesete tudi znak naboja (+ ali -), tako da ima enačba pozitivno vrednost za odbijanje in negativno za privlačnost.

Lorentzov zakon o sili vključuje magnetne in električne sile, zato je eden najboljših predstavitev elektromagnetne sile. Zakon določa:

Kje​E​je magnetno polje,​v​je hitrost delca in​B​je magnetno polje. Te so krepko poudarjene, ker so vektorji, ki imajo tako smer kot moč, in×​ simbol je vektorski izdelek in ne preprosto množenje. Enačba nam pove, da je skupna sila vsota električnega polja in vektorskega zmnožka hitrosti delca in magnetnega polja, vse pomnoženo z nabojem delca. Vektorski produkt proizvaja silo v smeri, pravokotni na obe, v skladu s prejšnjim odsekom.

Elektromagnetizem se kaže v številnih oblikah v vsakdanjem življenju in fiziki. Atome drži elektromagnetna privlačnost med protoni v jedru in elektroni, ki krožijo okoli njega. Svetloba je elektromagnetno valovanje, kjer nihajoče električno polje ustvarja spreminjajoče se magnetno polje, ki nato ustvarja električno polje itd. To napovedujejo Maxwellove enačbe (štiri enačbe, ki v jeziku vektorskega računa pojasnjujejo vse o elektromagnetizmu), vključno z značilno hitrostjo, s katero potuje.

Elektromagnetizem je prav tako odgovoren za električno energijo, ki napaja vaš zaslon in napravo, na kateri berete, pri čemer pretok elektronov poganja vzdolž vodov električnega polja, ki zagotavlja energijo. Ti primeri samo opraskajo površino širokega spektra pojavov, ki jih razlaga elektromagnetizem.