Mikä on sähkömagneettisuus:
Sähkömagneetti on tutkimus varauksista sekä sähkön ja magneettisuuden välisestä vuorovaikutuksesta. Sähkö ja magneettisuus ovat yksittäisen fyysisen ilmiön näkökohtia, jotka liittyvät läheisesti toisiinsa varausten liikkeellä ja vetovoimalla aineessa.
Fysiikan haara, joka tutkii sähköisten ja magneettisten ilmiöiden välistä vuorovaikutusta, tunnetaan myös nimellä sähkömagneetti.
Sanan "sähkö" ehdotti kreikkalainen kreikkalainen englantilainen William Gilbert (1544-1603) elektron (eräänlainen keltainen, joka houkuttelee esineitä, kun sitä hierotaan erilaisilla aineilla). Toisaalta "magnetismi" johtui todennäköisesti Turkin alueelta, jossa oli magnetoitua magnetiittia (Magnesia), jossa muinainen kreikkalainen heimo, joka tunnettiin nimellä Magnetes.
Vuoteen 1820 asti Hans Christian Oersted (1777–1851) onnistui kuitenkin osoittamaan sähkövirran vaikutuksen kompassin käyttäytymiseen, jolloin syntyi sähkömagneettisuuden tutkimus.
Sähkömagnetismin perusteet
Magneetit ja sähkö ovat aina kiehtoneet ihmiskuntaa. Hänen alkuperäinen lähestymistapa kävi erilaisia kursseja, jotka saavuttivat kohtaamispaikan 1800-luvun lopulla. Tarkastellaan joitain peruskäsitteitä ymmärtääksemme, mistä sähkömagneettisuudessa on kyse.
Sähkövaraus
Sähkövaraus on aineen muodostavien hiukkasten perusominaisuus. Kaikkien sähkövarausten perusta on atomirakenteessa. Atomi keskittää positiiviset protonit ytimeen, ja negatiiviset elektronit liikkuvat ytimen ympäri. Kun elektronien ja protonien lukumäärä on sama, meillä on neutraalin varauksen omaava atomi. Kun atomi saa elektronin, siihen jää negatiivinen varaus (anioni), ja kun se menettää elektronin, se pysyy positiivisella varauksella (kationilla).
Sitten sitä pidetään elektronin varaus sähkövarauksen perusyksikkönä tai kvantteina. Tämä vastaa 1,60 x 10 -19 coulomb (C), joka on latausten mittayksikkö ranskalaisen fyysikon Charles Augustin de Coulombin kunniaksi.
Sähkökenttä ja magneettikenttä
A sähkökenttä Se on voimakenttä, joka ympäröi varausta tai varattua hiukkaa. Toisin sanoen, varautunut hiukkanen vaikuttaa voimaan toiseen lähellä olevaan varattuun hiukkasteen tai kohdistuu siihen. Sähkökenttä on vektorimäärä, jota edustaa kirjain JA jonka yksiköt ovat volttia metriä kohti (V / m) tai newtonia per coulomb (N / C).
Toisaalta magneettikenttä Se tapahtuu, kun varaus tai virta (sähkövirta) tapahtuu. Voimme sitten sanoa, että se on alue, jolla magneettiset voimat vaikuttavat. Siten sähkökenttä ympäröi mitä tahansa varautunutta hiukkaa, ja varatun hiukkasen liike luo magneettikentän.
Jokainen liikkuva elektroni tuottaa pienen magneettikentän atomissa. Useimpien materiaalien elektronit liikkuvat eri suuntiin, joten magneettikentät poistuvat. Joissakin elementeissä, kuten raudassa, nikkelissä ja koboltissa, elektronit liikkuvat etusijalla ja tuottavat nettomagneettikentän. Tämän tyyppisiä materiaaleja kutsutaan ferromagneettinen.
Magneetit ja sähkömagneetit
A magneetti Se on seurausta rautapalan atomien magneettikenttien pysyvästä kohdentumisesta. Tavallisessa rautapalassa (tai muussa ferromagneettisessa materiaalissa) magneettikentät ovat satunnaisesti suuntautuneita, joten se ei toimi kuin magneetti. Magneettien keskeinen piirre on, että niillä on kaksi napaa: pohjoinen ja etelä.
A sähkömagneetti Se koostuu rautapalasta lankakelan sisällä, jonka läpi virta voidaan siirtää. Kun virta on päällä, jokaisen rautapalan muodostavan atomin magneettikentät kohdistuvat lankakelassa olevan virran tuottamaan magneettikenttään, mikä lisää magneettista voimaa.
Elektromagneettinen induktio
Joseph Henryn (1797-1878) ja Michael Faradayn (1791-1867) löytämä sähkömagneettinen induktio on sähkön tuotanto liikkuvan magneettikentän avulla. Kuljettamalla magneettikenttä lankakelan tai muun johtavan materiaalin läpi, lataus- tai virtavirta syntyy, kun piiri on suljettu.
Sähkömagneettinen induktio on generaattoreiden ja käytännössä kaiken maailmassa tuotetun sähkön perusta.
Sähkömagnetismin sovellukset
Sähkömagnetismi on perusta päivittäin käyttämiemme sähköisten ja elektronisten laitteiden toiminnalle.
Mikrofonit
Mikrofoneissa on ohut kalvo, joka värisee vasteena äänelle. Kalvoon on kiinnitetty lankakäämi, joka on osa magneettia ja liikkuu kalvon rinnalla. Kelan liike magneettikentän läpi muuntaa ääniaallot sähkövirraksi, joka siirretään kaiuttimeen ja vahvistetaan.
Generaattorit
Generaattorit käyttävät mekaanista energiaa sähköenergian tuottamiseen. Mekaaninen energia voi tulla fossiilisten polttoaineiden polttamisesta syntyvästä vesihöyrystä tai vesivoimaloissa putoavasta vedestä.
Sähkömoottori
Moottori käyttää sähköenergiaa mekaanisen energian tuottamiseen. Induktiomoottorit käyttävät vaihtovirtaa muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi. Nämä ovat moottoreita, joita käytetään tyypillisesti kodinkoneissa, kuten tuulettimissa, kuivausrummuissa, aluslaatoissa ja tehosekoittimissa.
Induktiomoottori koostuu pyörivästä osasta (roottori) ja kiinteästä osasta (staattori). roottori Se on rautasylinteri, jossa on uria, joihin on kiinnitetty joitain eviä tai kuparitankoja. Roottori on suljettu johtavan lankakelojen tai kierteiden säiliöön, jonka läpi kulkee vaihtovirta sähkömagneeteiksi.
Vaihtovirran kulku kelojen läpi tuottaa magneettikentän, joka puolestaan indusoi virran ja magneettikentän roottorissa. Staattorin ja roottorin magneettikenttien vuorovaikutus aiheuttaa roottorin vääntymisen, mikä mahdollistaa työn tekemisen.
Maglev: kouluttaa levitaatiota
Magneettisesti levitetyt junat nostavat, ohjaavat ja kuljettavat itseään erityisellä radalla käyttämällä sähkömagneettisuutta. Japani ja Saksa ovat edelläkävijöitä näiden junien käytössä kuljetusvälineenä. On olemassa kaksi tekniikkaa: sähkömagneettinen jousitus ja elektrodynaaminen jousitus.
sähkömagneettinen jousitus se perustuu vetovoimaisiin voimiin junan pohjassa olevien voimakkaiden sähkömagneettien ja kiskoradan välillä. Magneettinen voima säädetään siten, että juna pysyy ripustettuna radan yli, kun taas sitä ohjaa magneettikenttä, joka kulkee eteenpäin junan sivuttaisten magneettien vuorovaikutuksessa.
elektrodynaaminen jousitus se perustuu junassa olevien magneettien ja rautateiden aiheuttaman magneettikentän väliseen hylkivään voimaan. Tämän tyyppinen juna tarvitsee pyöriä voidakseen saavuttaa kriittisen nopeuden, kuten lentokoneet, kun ne ovat lähtemässä.
Lääketieteellinen diagnoosi
Magneettikuvaus on yksi tekniikoista, joilla on suurin vaikutus nykyaikaisessa lääketieteessä. Se perustuu voimakkaiden magneettikenttien vaikutukseen kehon veden vetyytimiin.
Sähkömagneettiset ilmiöt
Monet tiedämme sähkömagneettiset ilmiöt ovat seurausta maapallon magneettikentästä. Tämä kenttä syntyy planeetan sisällä olevista sähkövirroista. Maa muistuttaa sitten sen sisällä olevaa suurta magneettitankoa, jossa magneettinen pohjoisnapa on maantieteellisessä etelänavassa ja magneettinen etelänapa vastaa maantieteellistä pohjoisnapaa.
Spatiaalinen suunta
Kompassi on instrumentti, joka on peräisin noin 200 vuotta ennen Kristusta. Se perustuu magnetoidun metallineulan suuntaukseen maantieteellistä pohjoista kohti.
Jotkut eläimet ja muut elävät voivat havaita maapallon magneettikentän ja siten suunnata avaruudessa. Yksi kohdistusstrategioista on erikoistuneiden solujen tai elinten kautta, jotka sisältävät magnetiittikiteitä, rautaoksidimineraali, joka ylläpitää pysyvää magneettikenttää.
Pohjoiset ja eteläiset aurorat
Maan magneettikenttä Se toimii suojana esteenä auringosta peräisin olevien suurenergisten ionisoitujen hiukkasten (tunnetaan paremmin nimellä aurinkotuuli) pommituksia vastaan. Ne ohjataan napa-alueille, jännittäville atomille ja molekyyleille ilmakehässä. Aurorojen (pohjoisella pallonpuoliskolla boreaaliset ja eteläisen pallonpuoliskolla australialaiset) tunnusomaiset valot ovat energian emanoitumisen tulosta, kun viritetyt elektronit palaavat perustilaansa.
Maxwell ja sähkömagnetismin teoria
James Clerk Maxwell johti vuosina 1864-1873 matemaattiset yhtälöt, jotka selittävät magneettisten ja sähköisten kenttien luonnetta. Tällä tavoin Maxwellin yhtälöt selittivät sähkön ja magnetismin ominaisuuksia. Nämä yhtälöt osoittavat erityisesti:
- kuinka sähkövaraus tuottaa sähkökentän,
- kuinka virrat tuottavat magneettikenttiä ja
- kuinka magneettikentän muuttaminen tuottaa sähkökentän.
Maxwellin aaltoyhtälöt osoittivat myös, että sähkökentän muuttaminen luo itsestään etenevän sähkömagneettisen aallon sähköisten ja magneettisten komponenttien kanssa. Maxwellin työ yhdisti sähkön, magneettisuuden ja valon näennäisesti erilliset alueet.
- Sähkö.
- Magnetismi.
- Fyysinen.
- Fysiikan alat.
