العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية

الكهرباء والمغناطيسية منفصلة بعد الظواهر المترابطة المرتبطة القوة الكهرومغناطيسية. معا ، فإنها تشكل الأساس ل الكهرومغناطيسية، الانضباط الفيزياء الرئيسي.

الوجبات السريعة الرئيسية: الكهرباء والمغناطيسية

باستثناء السلوك بسبب قوة الجاذبية، كل حدث تقريبا في الحياة اليومية ينبع من القوة الكهرومغناطيسية. إنها مسؤولة عن التفاعلات بين الذرات والتدفق بين المادة والطاقة. الأخرى القوى الأساسية هي قوة نووية ضعيفة وقويةالتي تحكم الاضمحلال المشع و تشكيل النوى الذرية.

نظرًا لأن الكهرباء والمغناطيسية لهما أهمية لا تصدق ، فمن الجيد أن نبدأ بفهم أساسي لما هو عليهما وكيف يعملان.

الكهرباء هي الظاهرة المرتبطة بشحنات كهربائية ثابتة أو متحركة. يمكن أن يكون مصدر الشحنة الكهربائية جسيمًا أوليًا ، وإلكترونًا (له شحنة سالبة) ، أ البروتون (الذي له شحنة موجبة) ، أيون ، أو أي جسم أكبر لديه خلل في الإيجابية والسلبية الشحنة. تجذب الشحنات الموجبة والسالبة بعضها البعض (على سبيل المثال ، تنجذب البروتونات إلى الإلكترونات) ، بينما مثل الشحنات صد بعضها البعض (على سبيل المثال ، صد البروتونات البروتونات الأخرى والإلكترونات صد الأخرى الإلكترونات).

أمثلة مألوفة للكهرباء تشمل البرق ، التيار الكهربائي من مأخذ أو بطارية ، والكهرباء الساكنة. مشترك وحدات SI الكهرباء تشمل أمبير (A) للتيار ، كولوم (C) للشحن الكهربائي ، فولت (V) للفرق المحتمل ، أوم (Ω) للمقاومة ، واط (W) للطاقة. تحتوي شحنة النقطة الثابتة على حقل كهربائي ، ولكن إذا تم ضبط الشحنة ، فإنها تولد أيضًا مجالًا مغناطيسيًا.

تعرف المغناطيسية بأنها الظاهرة الفيزيائية الناتجة عن تحريك الشحنة الكهربائية. أيضا ، يمكن للحقل المغناطيسي أن يحفز الجزيئات المشحونة على التحرك ، مما ينتج عنه تيار كهربائي. تحتوي الموجة الكهرومغناطيسية (مثل الضوء) على مكون كهربائي ومغناطيسي. ينتقل مكونا الموجة في نفس الاتجاه ، لكن موجهًا بزاوية صحيحة (90 درجة) لبعضهما البعض.

مثل الكهرباء ، المغناطيسية تنتج جاذبية وصد بين الأشياء. بينما تعتمد الكهرباء على الشحنات الإيجابية والسلبية ، لا توجد أحاديات مغناطيسية معروفة. أي جسيم أو جسم مغنطيسي له قطب "شمال" و "جنوب" ، مع توجيهات تستند إلى اتجاه الحقل المغناطيسي للأرض. مثل أقطاب المغناطيس صد بعضهم البعض (على سبيل المثال ، الشمال يصد الشمال) ، بينما تجذب الأقطاب المقابلة بعضها البعض (جذب الشمال والجنوب).

أمثلة مألوفة من المغناطيسية وتشمل أ تفاعل إبرة البوصلة إلى المجال المغناطيسي للأرض ، جذب وطرد مغناطيس العارضة ، و المجال المحيط المغناطيس الكهربائي. ومع ذلك ، فإن كل شحنة كهربائية متحركة لها مجال مغناطيسي ، وبالتالي فإن الإلكترونات المدارية للذرات تنتج مجالًا مغناطيسيًا ؛ هناك مجال مغناطيسي يرتبط بخطوط الطاقة ؛ والأقراص الصلبة ومكبرات الصوت تعتمد على المجالات المغناطيسية للعمل. تشمل وحدات SI الرئيسية للمغناطيسية تسلا (T) لكثافة التدفق المغناطيسي ، ويبر (Wb) للتدفق المغناطيسي ، وأمبير لكل متر (A / m) لشدة المجال المغناطيسي ، وهينري (H) من أجل الحث.

كلمة الكهرومغناطيسية تأتي من مزيج من الأعمال اليونانية اليكترون، ومعنى "العنبر" و lithos magnetis، ومعنى "الحجر المغنيسيوم" ، وهو خام الحديد المغناطيسي. القديم كان اليونانيون على دراية بالكهرباء والمغناطيسية، ولكن اعتبرها ظاهرتين منفصلتين.

العلاقة المعروفة باسم الكهرومغناطيسية لم يتم وصفه حتى نشر جيمس كليرك ماكسويل رسالة حول الكهرباء والمغناطيسية في عام 1873. تضمن عمل ماكسويل عشرين معادلة مشهورة ، تم تكثيفها إلى أربع معادلات تفاضلية جزئية. المفاهيم الأساسية التي تمثلها المعادلات هي كما يلي:

1. مثل الشحنات الكهربائية صد ، وعلى عكس الشحنات الكهربائية جذب. قوة الجاذبية أو التنافر تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما.
2. توجد الأقطاب المغناطيسية دائمًا كأزواج من الشمال إلى الجنوب. مثل أعمدة صد مثل وجذب على عكس.
3. يعمل التيار الكهربائي في السلك على إنشاء مجال مغناطيسي حول السلك. يعتمد اتجاه المجال المغناطيسي (في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة) على اتجاه التيار. هذه هي "القاعدة اليمنى" ، حيث يتبع اتجاه الحقل المغناطيسي أصابع يدك اليمنى إذا كان إبهامك يشير إلى الاتجاه الحالي.
4. نقل حلقة من الأسلاك باتجاه أو بعيد عن مجال مغناطيسي يؤدي إلى حدوث تيار في السلك. يعتمد اتجاه التيار على اتجاه الحركة.

تناقضت نظرية ماكسويل مع الميكانيكا النيوتونية ، لكن التجارب أثبتت معادلات ماكسويل. تم حل النزاع أخيرًا من خلال نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين.

• هانت ، بروس ج. (2005). ماكسويليانس. كورنيل: مطبعة جامعة كورنيل. ص. 165–166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (1993). الكميات والوحدات والرموز في الكيمياء الفيزيائية، الطبعة الثانية ، أكسفورد: علوم بلاكويل. ISBN 0-632-03583-8. ص. 14–15.
• رافيولي ، فواز ت. أولابي ، إريك ميشيلسن ، أومبرتو (2010). أساسيات الكهرومغناطيسية التطبيقية (الطبعة السادسة). بوسطن: برنتيس هول. ص. 13. ISBN 978-0-13-213931-1.