Çevremizdeki evrenin tüm karmaşıklığı nihayetinde dört temel kuvvetten gelir: yerçekimi, güçlü nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvet ve elektromanyetizma. Elektromanyetizma, incelenmesi zor bir konu olabilir, ancak kuvvetin ne olduğu ve nasıl çalıştığıyla ilgili temel bilgiler oldukça basittir ve özellikle Lorentz kuvvet yasası size yapmanız gereken kilit noktaları söyler. anlama. Özetle, elektromanyetik kuvvet, pozitif ve negatif farklı yüklerin birbirini çekmesine ve farklı yüklerin itilmesine neden olur.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Elektromanyetizma, evrendeki dört temel kuvvetten biridir. Yüklü parçacıkların elektrik ve manyetik alanlara nasıl tepki verdiğini ve aralarındaki temel bağlantıları açıklar. Elektromanyetik kuvvet, tüm kuvvetler gibi Newton cinsinden ölçülür.
Elektrostatik kuvvetler Coulomb yasası ile tanımlanır ve hem elektrik hem de manyetik kuvvetler Lorentz kuvvet yasası tarafından kapsanır. Bununla birlikte, Maxwell'in dört denklemi, elektromanyetizmanın en ayrıntılı tanımını sağlar.
Elektromanyetizma: Temel Bilgiler
Elektromanyetizma terimi, elektrik ve manyetik kuvvetleri tek bir kelimede birleştirir, çünkü her iki kuvvet de aynı temel fenomenden kaynaklanır. "Yüklü" parçacıklar elektrik alanları üretir ve pozitif ve negatif yükler bu alana farklı tepki verir, bu da gözlemlediğimiz kuvveti açıklar. Elektrik etkileşimleri için, pozitif yüklü parçacıklar (protonlar gibi) pozitif yüklü parçacıkları iter ve negatif yüklü olanları (elektronlar gibi) çeker ve bunun tersi de geçerlidir. Elektrik alan çizgileri, pozitif elektrik yüklerinden doğrudan dışarı doğru yayılır ve bu, parçacıkları alan çizgileri yönünde – veya zıt yönde – iter.
Manyetizma, hareketli yükler tarafından üretilen manyetik alanlardan gelir. Parçacıklar, manyetik alanlara elektrik alanlarına tepki verdikleri gibi tepki vermezler. Manyetik alan çizgileri, başı ve sonu olmayan daireler oluşturur. Onlara tepki olarak, parçacıklar hem hareketlerine hem de alan çizgisine dik bir yönde hareket eder. Elektrik kuvvetlerinde olduğu gibi, pozitif yüklü parçacıklar ve negatif yüklü parçacıklar zıt yönlerde hareket eder.
Elektromanyetik kuvvet, doğadaki en güçlü ikinci kuvvettir. Güçlü nükleer kuvvet en güçlüsüdür, elektromanyetik kuvvetler 137 kat daha az güçlüdür. zayıf nükleer kuvvet bir milyon kat daha küçüktür ve yerçekimi diğerlerinden çok, çok daha küçüktür (yaklaşık 6 × 10−39 güçlü nükleer kuvvetten kat daha zayıf).
Elektrostatik Kuvvetler ve Coulomb Yasası
"Elektrostatik kuvvet", sabit yüklerin ürettiği elektrik kuvvetini ifade eder. Coulomb yasası olarak bilinen basit bir denklemle tanımlanır. Bu şunu belirtir:
F=\frac{kq_1q_2}{r^2}
Buraya,Fkuvvet demektir,kbir sabittir,q1 veq2 suçlamalar veraralarındaki mesafedir. Daha büyük yükler daha büyük bir kuvvet üretir ve daha fazla ayrılma kuvvetin gücünü zayıflatır. Tüm kuvvetlerde olduğu gibi, elektromanyetik kuvvet de Newton (N) cinsinden ölçülür. Sabitkbelirli bir değeri vardır, 9 × 109 N m2 / C2. Yük coulomb (C) cinsinden ölçülür ve kuvvetle birlikte yükün (+ veya -) işaretini girersiniz, böylece denklem itme için pozitif bir değere ve çekim için negatif bir değere sahip olur.
Lorentz Kuvvet Yasası
Lorentz kuvvet yasası, hem manyetik hem de elektrik kuvvetleri içerir, bu nedenle elektromanyetik kuvvetin en iyi temsillerinden biridir. Kanun şöyle diyor:
\bold{F}=q(\bold{E}+\bold{v}\times\bold{B})
NeredeEmanyetik alan,vparçacığın hızı veBmanyetik alandır. Bunlar, bir yönü olduğu kadar bir gücü de olan vektörler oldukları için koyu yazılmıştır.× sembolü basit bir çarpmadan ziyade bir vektör ürünüdür. Denklem bize toplam kuvvetin elektrik alanının toplamı ve parçacığın hızı ile manyetik alanın vektör ürününün toplamının, tümünün parçacığın yüküyle çarpıldığını söyler. Vektör çarpımı, önceki bölüm doğrultusunda her ikisine de dik bir yönde bir kuvvet üretir.
Eylemde Elektromanyetizma: Atomlar, Işık, Elektrik ve Daha Fazlası
Elektromanyetizma, günlük yaşamda ve fizikte birçok biçimde kendini gösterir. Atomlar, çekirdekteki protonlar ile onu çevreleyen elektronlar arasındaki elektromanyetik çekim ile bir arada tutulur. Işık, salınan bir elektrik alanının değişen bir manyetik alan oluşturduğu ve bunun da bir elektrik alanı oluşturduğu vb. bir elektromanyetik dalgadır. Bu, Maxwell denklemleri (vektör hesabı dilinde elektromanyetizma hakkında her şeyi açıklayan dört denklem) tarafından tahmin edilir, buna karakteristik hız da dahildir.
Elektromanyetizma, enerjiyi sağlayan elektrik alan çizgileri boyunca ilerleyen elektron akışıyla, ekranınıza ve okuduğunuz cihaza güç sağlayan elektrikten de sorumludur. Bu örnekler, elektromanyetizma tarafından açıklanan çok çeşitli fenomenlerin yalnızca yüzeyini çizer.