الكهرباء والمغناطيسية ظواهر منفصلة حتى الآن مترابطة مرتبطة بالقوة الكهرومغناطيسية. وهم يشكلون معًا أساسًا للكهرومغناطيسية ، أحد تخصصات الفيزياء الرئيسية.
الشحنة الكهربائية المتحركة تولد المجال المغناطيسي.
يستحث المجال المغناطيسي حركة الشحن الكهربائي ، مما ينتج عنه تيار كهربائي.
في الموجة الكهرومغناطيسية ، يكون المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي عموديًا على بعضهما البعض.
باستثناء السلوك الناتج عن قوة الجاذبية ، فإن كل حدوث في الحياة اليومية تقريبًا ينبع من القوة الكهرومغناطيسية. إنها مسؤولة عن التفاعلات بين الذرات والتدفق بين المادة والطاقة. القوى الأساسية الأخرى هي القوة النووية الضعيفة والقوية ، التي تحكم الانحلال الإشعاعي وتشكيل النوى الذرية.
نظرًا لأن الكهرباء والمغناطيسية لهما أهمية لا تصدق ، فمن الجيد أن نبدأ بفهم أساسي لما هو عليهما وكيف يعملان.
الكهرباء والمغناطيسية
الكهرباء والمغناطيس ظاهرتان مرتبطتان تنتجهما القوة الكهرومغناطيسية. معا ، فإنها تشكل الكهرومغناطيسية.الشحنة الكهربائية المتحركة تولد المجال المغناطيسي.
يستحث المجال المغناطيسي حركة الشحن الكهربائي ، مما ينتج عنه تيار كهربائي.
في الموجة الكهرومغناطيسية ، يكون المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي عموديًا على بعضهما البعض.
باستثناء السلوك الناتج عن قوة الجاذبية ، فإن كل حدوث في الحياة اليومية تقريبًا ينبع من القوة الكهرومغناطيسية. إنها مسؤولة عن التفاعلات بين الذرات والتدفق بين المادة والطاقة. القوى الأساسية الأخرى هي القوة النووية الضعيفة والقوية ، التي تحكم الانحلال الإشعاعي وتشكيل النوى الذرية.
نظرًا لأن الكهرباء والمغناطيسية لهما أهمية لا تصدق ، فمن الجيد أن نبدأ بفهم أساسي لما هو عليهما وكيف يعملان.
المبادئ الأساسية للكهرباء
- الكهرباء هي الظاهرة المرتبطة بشحنات كهربائية ثابتة أو متحركة. يمكن أن يكون مصدر الشحنة الكهربائية جسيمًا أوليًا أو إلكترونًا (له شحنة سالبة) أو بروتون (له شحنة موجبة) أو أيون أو أي جسم أكبر له خلل في الشحنة الموجبة والسالبة. تجذب الشحنات الموجبة والسالبة بعضها البعض (على سبيل المثال ، تنجذب البروتونات إلى الإلكترونات) ، في حين تشبه الشحنات بعضها البعض (على سبيل المثال ، تقوم البروتونات بصد البروتونات الأخرى وتصد الإلكترونات الإلكترونات الأخرى).
- تشمل الأمثلة المألوفة للكهرباء البرق ، التيار الكهربائي من مأخذ أو بطارية ، والكهرباء الساكنة. تشمل وحدات SI الشائعة للكهرباء الأمبير (A) للتيار ، كولوم (C) للشحن الكهربائي ، فولت (V) لفرق الجهد ، أوم (Ω) للمقاومة ، واط (W) للطاقة. تحتوي شحنة النقطة الثابتة على حقل كهربائي ، ولكن إذا تم ضبط الشحنة ، فإنها تولد أيضًا مجالًا مغناطيسيًا.
المبادئ الأساسية للمغناطيسية
- 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) إلى بعضهما 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 بعضنا البعض (على سبيل المثال ، الشمال يصد الشمال) ، في حين أن الأقطاب المقابلة تجذب بعضها البعض (جذب الشمال والجنوب).
- تشمل الأمثلة المألوفة للمغناطيسية رد فعل إبرة البوصلة على المجال المغناطيسي للأرض ، وجذب وتناثر المغناطيس الشريطي ، والمجال المحيط بالمغناطيسات الكهربائية. 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. تشتمل وحدات SI الرئيسية للمغناطيسية على تسلا (T) لكثافة التدفق المغناطيسي ، ويبر (Wb) للتدفق المغناطيسي ، وأمبير لكل متر (A / m) لشدة المجال المغناطيسي ، وهينري (H) من أجل الحث.
المبادئ الأساسية للكهرومغناطيسية
- مثل الشحنات الكهربائية صد ، وعلى عكس الشحنات الكهربائية جذب. قوة الجاذبية أو التنافر تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما.
- توجد الأقطاب المغناطيسية دائمًا كأزواج من الشمال إلى الجنوب. مثل أقطاب صد مثل وجذب على عكس.
- يولد التيار الكهربائي في السلك مجالًا مغناطيسيًا 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 المجال المغناطيسي أصابع يدك اليمنى إذا كان إبهامك يشير إلى الاتجاه الحالي.
- نقل حلقة من الأسلاك باتجاه أو بعيد عن مجال مغناطيسي يؤدي إلى حدوث تيار في السلك. يعتمد اتجاه التيار على اتجاه الحركة.