و الكهرومغناطيسية هي قوة الأكثر أهمية، منذ جنبا إلى جنب مع النووية النووية وضعف الجاذبية، قوية هي جزء من القوى الأساسية في الكون، وهي تلك التي لا يمكن تفسيرها من حيث المزيد من القوات الأساسية. تؤثر هذه القوة على الأجسام المشحونة بالكهرباء فقط ، وهي مسؤولة عن التحولات الكيميائية والفيزيائية للذرات والجزيئات. الكهرومغناطيسية موجودة على أساس يومي ، في كل من الظواهر الطبيعية والاصطناعية.
ما هي الكهرومغناطيسية
جدول المحتويات
عندما نتحدث عن مصطلح الكهرومغناطيسية في الفيزياء ، فإنه يشير إلى اقتران الظواهر الكهربائية والمغناطيسية ، وكذلك تفاعل القوتين. هذا له تأثير على السوائل والغازات والمواد الصلبة.
في الطبيعة ، الكهرومغناطيسية لها وجود في ظواهر مثل موجات الراديو من مجرة درب التبانة ، والأشعة تحت الحمراء من الأجسام في درجة حرارة الغرفة ، والضوء ، والأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس ، وأشعة جاما ، والأضواء الشمالية و أستراليا ، من بين أمور أخرى.
من ناحية أخرى ، يتنوع تطبيق الكهرومغناطيسية في الحياة اليومية. هذه هي حالة البوصلة ، التي تتولد حركة الإبر فيها عن طريق المبادئ المغناطيسية القطبية والكهربائية عن طريق تفاعل الآلية والاحتكاك الذي ينشأ. يعد الجرس ، والغيتار الكهربائي ، والمحرك الكهربائي ، والمحولات ، وأجهزة الميكروويف ، والميكروفونات ، والطائرات ، والكاميرات الرقمية ، والهواتف المحمولة ، ومقاييس الحرارة ، واللوحات ، وآلات الموجات فوق الصوتية ، والمودم ، والتصوير المقطعي ، من أفضل الأشياء المعروفة التي تحدث فيها هذه الظاهرة. وهذا ، في التطبيقات العملية ، يجسد ماهية الكهرومغناطيسية.
ما هو المجال الكهرومغناطيسي
إنه مجال حسي فيزيائي تتفاعل فيه الجسيمات الكهربائية التي تنتجها أجسام أو أشياء مشحونة كهربائيًا. في مثل هذا المجال ، توجد كمية من الطاقة الكهرومغناطيسية. ولكن لفهم المفهوم بشكل أفضل ، من المهم أن نفهم كيف ولماذا يتم إنشاء المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي.
يحدث المجال الكهربائي عندما تكون هناك اختلافات في الجهد وكلما زاد الجهد ، زاد المجال. هذا ، إذن ، هو الفضاء الذي تعمل فيه القوى الكهربائية. ستسمح معرفة نطاق المجال الكهربائي بمعرفة مستوى الشدة وما يحدث مع الشحنة في جزء معين من المجال ، بغض النظر عن عدم معرفة سبب ذلك.
من جانبه ، ينشأ المجال المغناطيسي من التيارات الكهربائية ، وكلما زاد التيار ، زاد المجال. إنه الإثارة التي ينتجها المغناطيس في المنطقة المحيطة به ، وكيف يؤثر عليه وفي أي اتجاه. يتم تمثيله بخطوط الحقل التي تنطلق من خارج القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي للمغناطيس ، ومن الداخل من القطب الجنوبي إلى القطب الشمالي. لن تتقاطع الخطوط المذكورة أبدًا ، لذا فهي تنفصل عن بعضها البعض وعن المغناطيس ، وهي موازية وتماسية لاتجاه المجال عند النقاط.
ما هو الطيف الكهرومغناطيسي
إنها مجموعة الطاقات الكهرومغناطيسية للأمواج ، أي كل الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يتراوح من الموجات ذات الطول الموجي الأقصر (الأشعة السينية وأشعة جاما) والأشعة فوق البنفسجية والضوء والأشعة تحت الحمراء إلى تلك التي لها أطوال موجية أكبر الطول (موجات الراديو).
سيكون طيف الجسم أو السائل هو التوزيع المميز لإشعاعه الكهرومغناطيسي. هناك نظرية مفادها أن حد أقصر طول موجي هو تقريبًا طول بلانك (مقياس للطول دون الذري) والحد الأعلى للطول الموجي الطويل هو حجم الكون نفسه ، على الرغم من أن الطيف مستمر وغير محدود.
معادلات ماكسويل
تمكن جيمس ماكسويل من صياغة النظرية الكهرومغناطيسية ، بما في ذلك الكهرباء والمغناطيسية والضوء كتعبيرات مختلفة عن نفس الظاهرة. سميت هذه الفرضية التي طورها الفيزيائي بالنظرية الكلاسيكية للإشعاع الكهرومغناطيسي.
منذ العصور القديمة ، لاحظ العلماء والناس انبهارًا بالظواهر الكهرومغناطيسية ، مثل الكهرباء الساكنة والمغناطيسية والمظاهر الأخرى في هذا المجال ، ولكن لم يكن ذلك حتى القرن التاسع عشر ، وبفضل عمل العلماء المختلفين ، تمكنوا من شرح جزء من القطع التي تشكل لغز الكهرومغناطيسية كما هو معروف اليوم.
كان ماكسويل هو الذي وحدهم جميعًا في أربع معادلات: قانون غاوس وقانون غاوس للمجال المغناطيسي وقانون فاراداي وقانون أمبير المعمم ، والتي ساعدت في تحديد ماهية الكهرومغناطيسية.
1. قانون جاوس: يصف كيفية تأثير الشحنات على المجال الكهربائي ويثبت أن هذه الشحنات هي مصادر للمجال الكهربائي طالما أنها موجبة ، أو تغرق منها إذا كانت سالبة. ومن ثم ، فإن الشحنات المماثلة تميل إلى التنافر وتميل الشحنات المختلفة إلى جذب بعضها البعض. يحدد هذا القانون بنفس الطريقة أن المجال الكهربائي سوف يضعف مع المسافة تحت القانون التربيعي العكسي (الشدة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة من مركز الأصل) ، ويمنحه خصائص هندسية.
2. قانون جاوس للمغناطيسية: ينص على عدم وجود مصادر أو أحواض داخل المجال المغناطيسي ، وبالتالي ، لا توجد شحنات مغناطيسية. في حالة عدم وجود المصادر والمصارف ، يجب أن تنغلق الحقول المغناطيسية التي تولدها الأجسام على نفسها. لهذا السبب ، إذا تم تقسيم المغناطيس إلى نصفين ، فسيتم إغلاق المجال المغناطيسي في المنطقة التي تم قطعها ، لذلك سيتم إنشاء مغناطيسين بقطبين لكل منهما. هذا يشير إلى أن أحادية القطب على الأرض ستكون مستحيلة.
3. قانون فاراداي: يقول أنه إذا تغير مجال مغناطيسي بمرور الوقت ، فسيتم تنشيطه عن طريق الإغلاق. إذا زاد ، سيتم توجيه المجال الكهربائي في اتجاه عقارب الساعة ، وإذا انخفض ، فسيتم توجيهه في الاتجاه المعاكس. من الصحيح إذن أنه ليس فقط الشحنات والمغناطيس يمكن أن يؤثر على الحقول ، ولكن أيضًا في كلا الاتجاهين.
ضمن هذا القانون ، لوحظ الحث الكهرومغناطيسي ، وهو إنتاج التيارات الكهربائية بواسطة المجالات المغناطيسية التي تختلف مع الوقت. تنتج هذه الظاهرة القوة الدافعة الكهربائية أو الجهد الكهربي في الجسم المعرض لمجال مغناطيسي ، وكما أن الجسم المذكور موصل ، يتم إنتاج التيار المستحث.
4. قانون أمبير: يوضح أن المجال الكهربائي مع الشحنات المتحركة (التيار الكهربائي) ينشط المجال المغناطيسي عن طريق الإغلاق. يعد التيار الكهربائي مفيدًا جدًا ، حيث يمكن إنشاء مغناطيسات اصطناعية معه ، عن طريق تمرير العنصر المذكور عبر ملف ، ووجود مجال مغناطيسي ، مما يؤدي إلى زيادة شدة التيار ، تزداد القوة. شدة المجال المغناطيسي. يسمى هذا النوع من المغناطيس بالمغناطيس الكهربائي ، ويتم إنشاء معظم الحقول المغناطيسية على الكوكب بهذه الطريقة.
فروع الكهرومغناطيسية
لفهم ماهية الكهرومغناطيسية بشكل كامل ، يجب على المرء أن يفهم المظاهر المختلفة في هذه الظواهر الكهرومغناطيسية: الكهرباء الساكنة والمغناطيسية والديناميكا الكهربية والمغناطيسية.
الكهرباء الساكنة
تشير الكهرباء الساكنة إلى دراسة الظواهر الكهرومغناطيسية التي تنشأ في أجسام مشحونة كهربائيًا (لها شحنة زائدة - موجبة - أو نقص - شحنة سالبة - من الإلكترونات في الذرات التي تتكون منها) في حالة الراحة.
من المعروف أنه إذا كانت الأجسام المشحونة بالكهرباء تحتوي على إلكترونات زائدة في الذرات التي تتكون منها ، فستكون لها شحنة موجبة ، وستكون لها شحنة سالبة عندما تكون ناقصة.
هذه الهيئات تمارس قوى على بعضها البعض. عندما يتعرض جسم مشحون إلى مجال ينتمي إلى جسم مشحون آخر ، فإنه يخضع لقوة تتناسب مع حجم شحنته وتلك الخاصة بالمجال الموجود في موقعه. سيقرر قطبية الشحنة ما إذا كانت القوة ستكون جذابة (عندما تكون مختلفة) أو مثيرة للاشمئزاز (عندما تكون متماثلة). الكهرباء الساكنة مفيدة لدراسة العواصف الكهربائية ومراقبتها.
المغناطيسية
إنها الظاهرة التي من خلالها تجذب الأجسام أو تتنافر حسب نوع الشحنة التي تمتلكها. ستتأثر جميع المواد الموجودة بشكل أو بآخر وفقًا لتكوينها ، ولكن المغناطيس الوحيد المعروف في الطبيعة هو المغنتيت (وهو معدن يتكون من أكاسيد الحديد وله خاصية جذب الحديد والصلب والهيئات الأخرى).
يحتوي المغناطيس على منطقتين حيث تظهر القوى بحجم أكبر ، وتقع في النهايات وتسمى الأقطاب المغناطيسية (الشمال والجنوب).
الخاصية الأساسية للتفاعل بين المغناطيسات هي أن أقطابها المتشابهة تتنافر ، بينما تجذب الأقطاب المختلفة. هذا ، لأن هذا التأثير مرتبط بخطوط المجال المغناطيسي (من القطب الشمالي إلى الجنوب) ، وعندما يقترب اثنان من الأضداد ، تقفز الخطوط من قطب إلى آخر (تلتصق) ، فإن هذا التأثير سيقل مع المسافة بين الاثنين أكبر. عندما يقترب قطبان متساويان ، تبدأ الخطوط في الانضغاط باتجاه نفس القطب ، وإذا تم ضغطها ، فإن الخطوط تتوسع ، بحيث لا يمكن لكلا المغناطيسين الاقتراب والتنافر.
الديناميكا الكهربائية
دراسة الظواهر الكهرومغناطيسية للأجسام المشحونة في الحركة والمجالات الكهربائية والمغناطيسية. بداخلها ، هناك ثلاثة أقسام فرعية: الكلاسيكية والنسبية والكمية.
- يتضمن الكلاسيكي تأثيرات أخرى ، مثل الحث والإشعاع الكهرومغناطيسي والمغناطيسية والحث والمحرك الكهربائي.
- يثبت النسبي أنه ، بوجود مراقب يتحرك من إطاره المرجعي ، فإنه سيقيس التأثيرات الكهربائية والمغناطيسية المختلفة لنفس الظاهرة ، حيث لا يتصرف المجال الكهربائي ولا الحث المغناطيسي كمقاييس فيزيائية متجهة.
- يصف الكم التفاعل بين البوزونات (الجسيمات التي تحمل التفاعل) والفرميونات (الجسيمات التي تحمل المادة) ، ويستخدم لشرح الهياكل الذرية والعلاقات بين الجزيئات المعقدة.
المغناطيسية
إنها دراسة الظواهر الفيزيائية التي تتدخل فيها المجالات المغناطيسية الثابتة بمرور الوقت ، أي أنها تم إنتاجها بواسطة التيارات الثابتة. يتضمن ذلك جاذبية المغناطيس والمغناطيس الكهربائي على الحديد والمعادن المختلفة. تتميز الظواهر الناتجة في هذا المجال بتكوين مجال مغناطيسي حول الجسم الممغنط يفقد شدته مع المسافة.
ما هي الموجات الكهرومغناطيسية
إنها موجات لا تحتاج إلى وسيط مادي لتكاثرها ، لذا يمكنها السفر عبر فراغ وبسرعة ثابتة تبلغ 299.792 كيلومترًا في الثانية. العديد من الأمثلة على هذه الأنواع من الموجات هي الضوء ، والميكروويف ، والأشعة السينية ، والإرسال التلفزيوني والإذاعي.
تظهر إشعاعات الطيف الكهرومغناطيسي حيودًا (انحرافًا عند الحصول على جسم معتم) وتداخل (تراكب الموجات) ، وهي الخصائص النموذجية لحركة الموجة.
كان لتطبيق الموجات الكهرومغناطيسية تأثير قوي على عالم الاتصالات من خلال جعل الاتصال اللاسلكي ممكنًا من خلال موجات الراديو.
ما هو الإشعاع الكهرومغناطيسي
إنه انتشار الجسيمات الكهربائية والمغناطيسية المتذبذبة ، وحيث يولد كل واحد مجالًا (كهربائيًا ومغناطيسيًا). يسبب هذا الإشعاع موجات يمكن أن تنتشر عبر الهواء والفراغ: الموجات الكهرومغناطيسية.
