Elektrik ve manyetizma arasındaki ilişki

Elektrik ve manyetizma, elektromanyetik kuvvet olarak ayrı fakat birbirine bağlı olaylardır. Birlikte önemli bir fizik disiplini olan elektromanyetizma için temel oluşturmaktadırlar.

Yer çekimi kuvveti nedeniyle (davranış dışında) günlük yaşamdaki hemen hemen her olay elektromanyetik kuvvetten kaynaklanır. Atomlar arasındaki etkileşimlerden, madde ve enerji arasındaki akıştan sorumludur. Diğer temel kuvvetler, radyoaktif bozunum ve atom çekirdeği oluşumunu yöneten zayıf ve güçlü nükleer kuvvetlerdir.

Elektrik ve manyetizma inanılmaz derecede önemli olduğundan, ne olduklarını ve nasıl çalıştıklarıyla aşağıda tanımlayalım.

Elektriğin temel ilkeleri

Elektrik, sabit veya hareketli elektrik yükleriyle ilişkili bir olgudur. Elektrik yükünün kaynağı temel bir parçacık, bir elektron (negatif yükü olan), bir proton (pozitif yükü olan), bir iyon veya pozitif ve negatif yük dengesizliği olan daha büyük herhangi bir cisim olabilir. Pozitif ve negatif yükler birbirlerini çeker (örneğin protonlar elektronlara çekilir), benzer yükler birbirlerini iter (örneğin protonlar diğer protonları iter ve elektronlar diğer elektronları iter).

Bilinen elektrik örnekleri arasında yıldırım, prizden veya pilden elektrik akımı ve statik elektrik sayılabilir . Genel SI elektrik birimleri arasında akım için amper (A), elektrik yükü için coulomb (C), potansiyel fark için volt (V), direnç için ohm (Ω) ve güç için watt (W) bulunur.Bir sabit nokta yükünün bir elektrik alanı vardır, ancak yük harekete geçirilirse, aynı zamanda bir manyetik alan da oluşturur.

Manyetizmanın temel ilkeleri

Manyetizma, elektrik yükü hareket ettirilerek üretilen fiziksel olay olarak tanımlanır. Ayrıca, bir manyetik alan bir elektrik akımı üreterek hareket etmek üzere yüklü parçacıkları indükleyebilir. Bir elektromanyetik dalga (ışık gibi) hem elektrik hem de manyetik bir bileşene sahiptir. Dalganın iki bileşeni aynı yönde hareket eder, ancak birbirlerine dik açılı (90 derece) yönlendirilir.

Elektrik gibi, manyetizma nesneler arasında çekicilik ve itme yaratır. Elektrik, pozitif ve negatif yüklere dayanırken, bilinen hiçbir manyetik monopol yoktur. Herhangi bir manyetik parçacık veya cisim, Dünya'nın manyetik alanının yönelimini temel alan yönleri olan "kuzey" ve "güney" direklerine sahiptir. Gibi bir mıknatısın kutupları ters kutuplar başka (kuzey ve güney çekmek) birini çekmek ise, (örneğin, kuzey kuzey iter) birbirlerini iterler.

Bilinen manyetizma örnekleri arasında pusula iğnesinin Dünya'nın manyetik alanına tepkisi , çubuk mıknatısların çekiciliği ve itilmesi ve elektromıknatısları çevreleyen alan bulunur . Bununla birlikte, her hareketli elektrik yükünün bir manyetik alanı vardır, bu nedenle atomların yörüngeli elektronları bir manyetik alan üretir; güç hatları ile ilişkili manyetik bir alan var; ve sabit diskler ve hoparlörler çalışmak için manyetik alanlara dayanır. Anahtar SI mıknatıslığı birimleri arasında manyetik akı yoğunluğu için tesla (T), manyetik akı için ağ (Wb), manyetik alan kuvveti için metre başına amper (A / m) ve indüktans için henry (H) bulunur.

Elektromanyetizmanın temel ilkeleri

Elektron,Yunancadan gelmektedir ve kehribar denmektedir. Elektromanyetizma kelimesi "amber" ve magnetis lithos , yani manyetik demir cevheri olan "Magnezya taşı" anlamına gelir. Eski Yunanlılar elektrik ve manyetizmaya aşinalardı, ancak onları iki ayrı olgu olarak görüyorlardı.

Elektromanyetizma olarak bilinen ilişki , James Clerk Maxwell'in 1873'te Elektrik ve Manyetizma Üzerine Bir İnceleme yayınlamasına kadar açıklanmamıştı. Maxwell'in çalışması, o zamandan beri dört kısmi diferansiyel denklemde yoğunlaşan yirmi ünlü denklemi içeriyordu. Denklemlerle temsil edilen temel kavramlar aşağıdaki gibidir:

1. Benzer elektrik yükleri birbirini iter farklı yükler birbirini çeker. Çekme veya itme kuvveti, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır.
2. Manyetik kutuplar her zaman kuzey-güney çiftleri olarak bulunur. Aynı kutuplar iter, farklı kutuplar birbirini çeker.
3. Bir teldeki elektrik akımı, telin etrafında manyetik bir alan oluşturur. Manyetik alanın yönü (saat yönünde veya saatin tersi yönünde) akımın yönüne bağlıdır. Bu, “sağ el kuralı” dır; burada baş parmağınız geçerli yöne bakıyorsa, manyetik alanın yönü sağ elinizin parmaklarını takip eder.
4. Bir tel halkasını manyetik bir alana doğru ya da uzağa taşımak telde bir akım oluşturur. Akımın yönü, hareketin yönüne bağlıdır.

Maxwell'in teorisi Newton mekaniğiyle çelişiyordu, ancak deneyler Maxwell denklemlerini kanıtladı. Çatışma nihayet Einstein'ın özel görelilik teorisi tarafından çözüldü.