ηλεκτρομαγνητισμός

Φυσικός

2022

Εξηγούμε τι είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός και ποιες είναι μερικές από τις εφαρμογές του. Επίσης, η ιστορία και τα παραδείγματα.

Ο ηλεκτρομαγνητισμός μελετά τη σχέση μεταξύ ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων.

Τι είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός;

Ο ηλεκτρομαγνητισμός είναι ο κλάδος τουφυσικός που μελετά τις σχέσεις μεταξύ ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων, δηλαδή τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματίδια φορτωμένο και ηλεκτρικά πεδία Υ μαγνητικός.

Το 1821 τα θεμέλια του ηλεκτρομαγνητισμού έγιναν γνωστά με την επιστημονική εργασία του Βρετανού Michael Faraday, που οδήγησε σε αυτό. πειθαρχία. Το 1865 ο Σκωτσέζος James Clerk Maxwell διατύπωσε τις τέσσερις «εξισώσεις Maxwell» που περιγράφουν πλήρως τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα.

Εφαρμογές ηλεκτρομαγνητισμού

Οι πυξίδες λειτουργούν με ηλεκτρομαγνητισμό.

Τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα έχουν πολύ σημαντικές εφαρμογές σε κλάδους όπως η μηχανική,ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ, οΥγεία, αεροναυπηγική ή πολιτική κατασκευή, μεταξύ άλλων. Εμφανίζονται στην καθημερινότητα, σχεδόν χωρίς να το καταλάβουμε, σε πυξίδες, ηχεία, κουδούνια πόρτας, μαγνητικές κάρτες, σκληρούς δίσκους.

Οι κύριες εφαρμογές του ηλεκτρομαγνητισμού χρησιμοποιούνται σε:

Πειράματα στον ηλεκτρομαγνητισμό

Μέσα από απλά πειράματα είναι δυνατό να κατανοηθούν ορισμένα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα, όπως:

Ο ηλεκτροκινητήρας. Για να πραγματοποιήσουμε ένα πείραμα που δείχνει μια βασική ιδέα για το πώς λειτουργεί ένας ηλεκτροκινητήρας, χρειαζόμαστε:

  • Το πρώτο βήμα. Ακουμπήστε την άκρη της βίδας στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας και ακουμπήστε τον μαγνήτη στην κεφαλή της βίδας. Μπορείτε να δείτε πώς τα στοιχεία έλκονται μεταξύ τους λόγω του μαγνητισμός.
  • Δεύτερο βήμα. Ενώστε τα άκρα του καλωδίου με τον θετικό πόλο της μπαταρίας και με τον μαγνήτη (που βρίσκεται μαζί με τη βίδα, στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας).
  • Αποτέλεσμα. Λαμβάνεται το κύκλωμα μπαταρίας-βίδα-μαγνήτης-καλώδιο μέσω του οποίου α ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από το μαγνητικό πεδίο που δημιουργεί ο μαγνήτης, και περιστρέφεται με μεγάλη ταχύτητα λόγω α δύναμη εφαπτομενική σταθερά που ονομάζεται «δύναμη Lorentz». Αντίθετα, αν προσπαθήσετε να ενώσετε τα κομμάτια αντιστρέφοντας τους πόλους της μπαταρίας, τα στοιχεία απωθούνται μεταξύ τους.

Το κλουβί του Faraday. Παρακάτω ακολουθεί αναλυτική πείραμα που επιτρέπει να κατανοήσουμε πώς ρέουν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στις ηλεκτρονικές συσκευές. Για αυτό χρειάζονται τα ακόλουθα στοιχεία:

    • Ένα φορητό ραδιόφωνο ή κινητό τηλέφωνο που λειτουργεί με μπαταρία
    • Ένα μεταλλικό πλέγμα με τρύπες όχι μεγαλύτερες από 1 cm
    • Πένσα ή ψαλίδι για να κόψετε το πλέγμα
    • Μικρά κομμάτια σύρματος για να στερεώσετε το συρμάτινο πλέγμα
    • Αλουμινόχαρτο (μπορεί να μην είναι απαραίτητο)
  • Το πρώτο βήμα. Κόψτε ένα ορθογώνιο κομμάτι συρμάτινο πλέγμα ύψους 20 cm και μήκους 80 cm, ώστε να μπορεί να συναρμολογηθεί ένας κύλινδρος.
  • Δεύτερο βήμα. Κόψτε ένα άλλο κυκλικό κομμάτι συρμάτινο πλέγμα διαμέτρου 25 εκ. (θα πρέπει να έχει αρκετή διάμετρο ώστε να καλύπτει τον κύλινδρο).
  • Τρίτο βήμα. Ενώστε τα άκρα του ορθογωνίου του μεταλλικού πλέγματος έτσι ώστε να σχηματιστεί ένας κύλινδρος και στερεώστε τα άκρα με κομμάτια σύρματος.
  • Τέταρτο βήμα. Τοποθετήστε το ενεργοποιημένο ραδιόφωνο μέσα στον μεταλλικό κύλινδρο και καλύψτε τον κύλινδρο με τον μεταλλικό πλέγμα.
  • Αποτέλεσμα. Το ραδιόφωνο θα σταματήσει να παίζει επειδή τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα από το εξωτερικό δεν μπορούν να περάσουν από το μέταλλο.
    Αν αντί για ανοιχτό ραδιόφωνο, μπει ένα κινητό τηλέφωνο και καλείται αυτός ο αριθμός για να χτυπήσει, θα συμβεί να μην χτυπήσει. Σε περίπτωση που χτυπήσει, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια πιο χοντρή μεταλλική σχάρα και μικρότερες τρύπες ή να τυλίξετε το κινητό σε αλουμινόχαρτο. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει όταν μιλάμε στο κινητό και μπαίνουμε σε ασανσέρ, με αποτέλεσμα να κοπεί το σήμα είναι η επίδραση του «κλουβιού Faraday».

Σε τι χρησιμεύει ο ηλεκτρομαγνητισμός;

Ο ηλεκτρομαγνητισμός επιτρέπει τη χρήση συσκευών όπως μικροκύματα ή τηλεόραση.

Ο ηλεκτρομαγνητισμός είναι πολύ χρήσιμος για την ανθρώπινο ον αφού υπάρχουν αμέτρητες εφαρμογές που σας επιτρέπουν να καλύψετε τις ανάγκες σας. Πολλά όργανα που χρησιμοποιούνται σε καθημερινή βάση λειτουργούν λόγω ηλεκτρομαγνητικών επιδράσεων. Το ηλεκτρικό ρεύμα που κυκλοφορεί μέσω όλων των βυσμάτων ενός σπιτιού, για παράδειγμα, παρέχει πολλαπλές χρήσεις (φούρνος μικροκυμάτων, ανεμιστήρας, μπλέντερ, τηλεόραση, ουπολογιστή) που λειτουργούν λόγω ηλεκτρομαγνητισμού.

Μαγνητισμός και ηλεκτρομαγνητισμός

Μαγνητισμός είναι το φαινόμενο που εξηγεί τη δύναμη έλξης ή απώθησης μεταξύ μαγνητικών υλικών και κινούμενων φορτίων.

Ο ηλεκτρομαγνητισμός περιλαμβάνειφυσικά φαινόμενα παράγονται από ηλεκτρικά φορτία σε ηρεμία ή μέσακίνηση, τα οποία δημιουργούν ηλεκτρικά, μαγνητικά ή ηλεκτρομαγνητικά πεδία και τα οποία επηρεάζουν την ύλη που μπορεί να βρίσκεται σε ααεριώδης, υγρό Υστερεός.

Παραδείγματα ηλεκτρομαγνητισμού

Το κουδούνι της πόρτας λειτουργεί μέσω ενός ηλεκτρομαγνήτη που δέχεται ηλεκτρικό φορτίο.

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα ηλεκτρομαγνητισμού και από τα πιο κοινά είναι:

  • Ο κουδουνιστής. Είναι μια συσκευή ικανή να παράγει ηχητικό σήμα όταν πατάτε έναν διακόπτη. Λειτουργεί μέσω ενός ηλεκτρομαγνήτη που δέχεται αηλεκτρικό φορτίο, το οποίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο (φαινόμενο μαγνήτη) που έλκει ένα μικρό σφυρί που προσκρούει στην μεταλλική επιφάνεια και εκπέμπειήχος.
  • Το τρένο μαγνητικής αιώρησης. Σε αντίθεση με το τρένο που κινείται από μια ηλεκτρική ατμομηχανή που ταξιδεύει σε ράγες, αυτό είναι ένα μέσο μεταφοράς που συντηρείται και προωθείται από τη δύναμη του μαγνητισμού και από τους ισχυρούς ηλεκτρομαγνήτες που βρίσκονται στο κάτω μέρος του.
  • Ο ηλεκτρικός μετασχηματιστής. Είναι μια ηλεκτρική συσκευή που σας επιτρέπει να αυξήσετε ή να μειώσετε τοΤάση (ή την τάση) ενός εναλλασσόμενου ρεύματος.
  • Ο ηλεκτροκινητήρας. Είναι μια συσκευή που μετατρέπει τοηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια, παράγοντας κίνηση με τη δράση των μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται στο εσωτερικό.
  • Το δυναμό. Είναι μια ηλεκτρική γεννήτρια που χρησιμοποιεί τη μηχανική ενέργεια μιας περιστρεφόμενης κίνησης και τη μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια.
  • Ο φούρνος μικροκυμάτων. Είναι ένας ηλεκτρικός φούρνος που παράγει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στη συχνότητα των μικροκυμάτων. Αυτές οι ακτινοβολίες δονούν το μόρια απόΝερό που κατέχουν το τροφή, που παράγει γρήγορα θερμότητα, μαγειρεύοντας φαγητό.
  • Απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού. Είναι μια ιατρική εξέταση μέσω της οποίας λαμβάνονται εικόνες της δομής και της σύστασης ενός οργανισμού. Αποτελείται από την αλληλεπίδραση ενός μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από μια μηχανή, τον μαγνητικό συντονιστή, (που λειτουργεί σαν μαγνήτης) καιάτομα του υδρογόνου που περιέχεται στο σώμα του ατόμου. Αυτά τα άτομα έλκονται από το «φαινόμενο μαγνήτη» της συσκευής και δημιουργούν ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που συλλαμβάνεται και αναπαρίσταται σε εικόνες.
  • Το μικρόφωνο. Είναι μια συσκευή που ανιχνεύει το ακουστική ενέργεια (ήχος) και τον μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια. Το κάνει μέσω μιας μεμβράνης (ή διαφράγματος) που έλκεται από έναν μαγνήτη μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο και που παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα που είναι ανάλογο με τον ήχο που λαμβάνεται.
  • Πλανήτης Γη. Ο πλανήτης μας λειτουργεί σαν γιγάντιος μαγνήτης λόγω του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται στον πυρήνα του (που αποτελείται από μέταλλα όπως ο σίδηρος, νικέλιο). Κίνηση τωνπεριστροφή της γης δημιουργεί ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων (το ηλεκτρόνια των ατόμων του πυρήνα της Γης). Αυτό το ρεύμα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο που εκτείνεται αρκετά χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη και που απωθεί την επιβλαβή ηλιακή ακτινοβολία.

Ιστορία του ηλεκτρομαγνητισμού

  • 600 π.Χ Ο Έλληνας Θαλής της Μιλήτου παρατήρησε ότι όταν έτριβε ένα κομμάτι κεχριμπαριού, ήταν φορτισμένο και μπορούσε να προσελκύσει κομμάτια άχυρου ή φτερών.
  • 1820. Ο Δανός Hans Christian Oersted πραγματοποίησε ένα πείραμα που για πρώτη φορά ένωσε τα φαινόμενα του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού. Αποτελούνταν από τη μεταφορά μιας μαγνητισμένης βελόνας κοντά σε έναν αγωγό μέσω του οποίου κυκλοφορούσε ηλεκτρικό ρεύμα. Η βελόνα κινήθηκε με τρόπο που μαρτυρούσε την παρουσία μαγνητικού πεδίου στον αγωγό.
  • 1826. Ο Γάλλος André-Marie Ampère ανέπτυξε τη θεωρία που εξηγεί την αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού, που ονομάζεται «ηλεκτροδυναμική». Επιπλέον, ήταν ο πρώτος που ονόμασε το ηλεκτρικό ρεύμα ως τέτοιο και μέτρησε την ένταση της ροής του.
  • 1831. Ο Βρετανός φυσικός και χημικός, Michael Faraday, ανακάλυψε τους νόμους της ηλεκτρόλυσης και της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.
  • 1865. Ο Σκωτσέζος James Clerk Maxwell εισήγαγε τις θεμελιώδεις αρχές του ηλεκτρομαγνητισμού διατυπώνοντας τις τέσσερις «εξισώσεις Maxwell» που περιγράφουν ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα.
!-- GDPR -->