ما هي الطاقة الكهرومغناطيسية – مصادرها وحدة قياسها تاريخها

محتويات الموضوع

فرع من فروع الفيزياء يدرس المجالات الكهربائية والمغناطيسية والعلاقة بينهما.

الفيزياء الكهرومغناطيسية هي فيزياء المجالات المغناطيسية (أو الحركة الكهرومغناطيسية) ، وهي فرع من فروع الفيزياء التي تدرس العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية ، حيث يؤثر المجال المغناطيسي على الشحنة الكهربائية أو الجسيم المشحون (معنى الجسيم في بعض الأحيان ، في الكهرومغناطيسية الكلاسيكية في العلم ، الجسيم يعني الجسيم النقطي ، ولكن في الديناميكا الكهربية الكمومية ، الهدف هو الجسيم الأولي) ، ويتأثر المجال أيضًا بوجود وحركة هذه الجسيمات في هذا المجال.

 

سيولد المجال المغناطيسي المتغير مجالًا كهربائيًا (تسمى هذه الظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ، وهو الأساس لتشغيل المولدات والمحركات والمحولات) ، كما سيولد نفس المجال الكهربائي المتغير مجالًا مغناطيسيًا ؛ بسبب التبادل بين المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي ، من الطبيعي جدًا التفكير فيهما كوجهين لعملة واحدة ، هذا هو المجال الكهرومغناطيسي.

المجال المغناطيسي هو نتيجة حركة الشحنات الكهربائية (على سبيل المثال: التيار الكهربائي) ، ويتسبب المجال المغناطيسي في وجود تلك القوى المغناطيسية المرتبطة بالمغناطيس.

القوة الكهرومغناطيسية بين موصلين يتدفق من خلالها التيار.

في الفيزياء ، القوة الكهرومغناطيسية أو التفاعل الكهرومغناطيسي هو مجال كهرومغناطيسي يؤثر على الجسيمات المشحونة ، مثل الإلكترونات والبروتونات وجسيمات ألفا والأيونات. إنها القوة التي تربط الإلكترونات في الذرات والذرات في الجزيئات معًا.

تنتج القوة الكهرومغناطيسية عن طريق تبادل جسيمات عديمة الكتلة تسمى الفوتونات وأشباه الفوتونات. الفوتونات هي نفس الموجات الكهرومغناطيسية. تعمل القوة الكهرومغناطيسية على جذب الجسيمات ذات الشحنة المضادة ، أي جذب الشحنات الموجبة والسالبة ، وتعمل على تنافر الجسيمات التي تحمل نفس النوع من الشحنة.

والقوة الكهرومغناطيسية هي إحدى القوى الأساسية الأربع التي نعرفها للتحكم في بناء العالم المادي. القوى الثلاث الأخرى هي:

 

-تعمل القوة القوية (النواة) على النواة وتجمع بين البروتونات والنيوترونات.

-تعمل القوة النووية الضعيفة داخل النواة وهي مسؤولة عن النشاط الإشعاعي للنواة.

-القوة بين الجاذبية والجاذبية وهذه القوة المؤثرة على الكتلة لها مدى لانهائي. تؤثر الجاذبية على جميع الأجرام السماوية ، وتظهر بوضوح في التكوين الكروي للكواكب والأجرام السماوية الشمسية ، وكذلك في مدارات الكواكب التي تدور حول الشمس ودوران المجرات.

 

القوة الكهرومغناطيسية هي القوة التي تجعل الإلكترونات والنواة الذرية تتحد ، وتتصل الذرات ببعضها البعض لتشكيل الجزيئات ، وهي القوة التي تتحكم في التركيب البلوري. القوة القوية هي القوة التي تجمع بين الكوارك في النواة ومكون النواة (البروتون) ، على الرغم من أن لديهم شحنة موجبة منفرة. الجاذبية تجعل الأرض والشمس تدوران ، ويدور الكوكب حول الشمس ، ويربط بين المجرات ، ويجعلنا منجذبين بالأرض.

 

تاريخ الكهرومغناطيسية

كنت أعتقد أن الظاهرة المغناطيسية والظاهرة الكهربائية قوتان مختلفتان. لكن هذا الرأي تغير.

 أظهر جيمس ماكسويل (جيمس ماكسويل) في ورقة علمية بعنوان “البحث الكهرومغناطيسي” عام 1873 أن التفاعل بين الشحنات الموجبة والسالبة يتم التحكم فيه بواسطة قوة واحدة. أشار ماكسويل إلى أن هذه التفاعلات لها أربعة تأثيرات ، تظهر جميعها في تجارب فعلية:

1-تجذب الشحنات أو تتنافر مع بعضها البعض بقوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما. تتجاذب الشحنات المتقابلة (السالبة والموجبة) مع بعضها البعض ، وتتنافر الشحنات المتشابهة.

2-تجذب الأقطاب المغناطيسية أو تنافر بعضها البعض بطريقة مشابهة لسلوك الشحنات الكهربائية ، وللمغناطيس نوعان من الأقطاب المغناطيسية. يرتبط القطب الشمالي دائمًا بالقطب الجنوبي.

3-يولد التيار مجالًا مغناطيسيًا دائريًا حول السلك ، ويعتمد اتجاه الدوران (في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة) على اتجاه التيار في السلك.

4-عندما يتحرك سلك في مجال مغناطيسي ، يتولد فيه تيار ، تمامًا مثل التيار الذي سيتولد عندما يقترب المغناطيس أو يتحرك بعيدًا عن السلك.يعتمد اتجاه التيار على اتجاه حركة المغناطيس.

في 21 أبريل 1820 ، لاحظ هانز أورستد في إحدى التجارب أنه عندما يتم فتح وإغلاق إبرة البوصلة في الدائرة التي أعدتها ، فإنها ستنتقل من اتجاهها إلى الشمال. وفقًا لانتشار الضوء ، يخفي التأمل ظاهرة مرور التيار الكهربائي عبر السلك مسبباً مجالًا مغناطيسيًا حول السلك. وتأكد من وجود علاقة بين الكهرباء والمغناطيسية.

لا يستطيع أورستد تفسير هذه الظاهرة ، ولا يستخدم المعادلات الرياضية لوصف سلوكها. لكن بعد ثلاثة أشهر ، ركز بحثه على هذه الظاهرة ونشر ورقة علمية توضح أن مرور التيار الكهربائي من شأنه أن يتسبب في وجود مجال مغناطيسي حوله. سميت وحدة الحث الكهرومغناطيسي الخاصة بـ Ørsted في نظام وحدة السنتجرام-جرام-الثانية (cgs) باسمه للاحتفال بإنجازاته العلمية في هذا المجال.

تُعزى نتائجه إلى بحث العلماء المكثف حول الديناميكا الكهربائية. تمكن الفيزيائي الفرنسي أندريه أمبير من صياغة معادلة رياضية واحدة لوصف القوة المغناطيسية بين سلكين يمر من خلالها تيار كهربائي.

رأى فاراداي هذه الوحدة بين المغناطيسية والكهرباء ، والتي تمت صياغتها بعد ذلك من خلال عمل ماكسويل وهاينريش هيرتز ، واعتبرت من أهم الإنجازات العلمية في مجال الفيزياء النظرية في القرن التاسع عشر. لها عواقب مهمة ، بما في ذلك فهم طبيعة الضوء.

ومع اكتشاف نظرية الكم في أوائل القرن العشرين ، تعمق فهمنا للضوء والموجات الكهرومغناطيسية ، واليوم نحن نعلم أن هذه الأشعة في شكل كمي وتنتشر في شكل مجالات كهرومغناطيسية ترددية. اعتمادًا على تردد الاهتزاز ، يتم إنشاء أنواع مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، بما في ذلك موجات الراديو ذات التردد المنخفض ، والضوء المرئي ذي التردد المتوسط ، والأشعة السينية عالية التردد ، وأشعة جاما عالية التردد.

أورستد ليس العالم الوحيد الذي يربط بين الكهرباء والمغناطيسية. في عام 1802 ، درس العالم الإيطالي “جيان روماجنوزي” انحراف إبرة البوصلة في وجود شحنة ثابتة. لكن العلماء لم يلاحظوا هذا الاكتشاف في عام 1802.

 

القوة الكهرومغناطيسية

القوة الكهرومغناطيسية هي القوة التي يمارسها المجال الكهرومغناطيسي على الجسيمات المشحونة. إنها إحدى القوى الأساسية الأربعة في الطبيعة ؛ القوى الأساسية المتبقية هي القوى النووية القوية (القوى المسؤولة عن ارتباط النوى الذرية) ، والقوى النووية الضعيفة والجاذبية ؛ أي قوة في عالمنا تختلف عن هذه القوى الأساسية الأربعة أ مزيج من النسب.

بالإضافة إلى الجاذبية ، تؤثر القوة الكهرومغناطيسية على كل جانب من جوانب الحياة اليومية تقريبًا. يمكن إرجاع جميع القوى التي تؤثر على الروابط بين الذرات إلى القوى الكهرومغناطيسية التي تؤثر على الجسيمات المشحونة في الذرات ، بما في ذلك الإلكترونات والبروتونات ؛ وبالتالي ، فإن قوى “السحب” و “الدفع” التي نتحملها عندما نتصادم مع الأجسام العادية في حياتنا اليومية يمكن اعتباره القوة الناتجة عن الترابط بين الذرات التي يتكون منها أجسادنا والذرات التي يتكون منها أجسامنا. الشيء الذي ضربناه.

الكهرومغناطيسي

المغناطيس الكهربائي هو مغناطيس يولد المغناطيسية فقط عن طريق تدفق التيار عبر سلك. تصنع المغناطيسات الكهربائية عادة من حلقة من الأسلاك تسمى “ملفات” – مع عدد كبير من الدورات لزيادة التأثير المغناطيسي (مغنطة). يمكن زيادة المجال المغناطيسي الذي يولده الملف عن طريق وضع مادة مغناطيسية خاصة داخل الملف ، مثل قضيب حديدي. التيار الذي يمر عبر الملف يحول الحديد (الحديد المطاوع) إلى مغناطيس مؤقت.لكهرومغناطيسي

ظاهرة كهروضوئية

نشر ألبرت أينشتاين ورقة علمية غيّرت المفهوم الشائع في بداية القرن العشرين. كانت تدور حول ظاهرة كهروضوئية (فاز عنها بجائزة نوبل في الفيزياء). بدأ في فهم الكم السعيد لماكس بلانك. وأوضح أن الضوء يمكن أن يكون أيضًا في أشكال كمومية تشبه الجسيمات ، ويتم تسمية أشعة الضوء بعد الفوتونات.

أوضحت نظرية أينشتاين عن الظواهر الكهروضوئية أن عام 1900 كان كارثة فوق بنفسجية من وجهة نظر ماكس بلانك. أظهر ماكس بلانك أن الجسم الساخن يصدر أشعة كهرومغناطيسية على شكل كم ، والتي ترتبط بالطاقة الكلية التي يشعها الجسم الأسود وهي مستمرة (غير منفصلة).

لذلك ، أفسحت نظرية بلانك ونظرية أينشتاين الطريق للابتكارات في ميكانيكا الكم ، والتي تمت صياغتها في عام 1925 وتدخلت في إنشاء نظرية الكم الكهرومغناطيسية. تم الانتهاء من النظرية الجديدة في تطبيق ما يسمى بالديناميكا الكهربائية الكمية ونظرية الاضطراب (1940-1950).

 

الوحدة الكهرومغناطيسية

هي جزء من نظام الوحدة الكهربائية ، والتي تعتمد بشكل أساسي على مغناطيسية التيار ، والوحدة الحالية في النظام الدولي للوحدات هي الأمبير. الوحدة الكهرومغناطيسية هي:

 

أمبير

كولوم هو وحدة شحن

فرح

وحدة الحث هنري

أوم هي وحدة مقاومة

كثافة التدفق المغناطيسي تسلا

فولت

واط

وحدة تدفق ويبر

بالنسبة لنظام الوحدات المكونة من سنتيمترات ثانية ، يتم تحديد التيار وفقًا لقانون أمبير ، حيث تكون السماحية الكهرومغناطيسية عبارة عن كمية بلا أبعاد (السماحية النسبية) ، والتي تساوي 1 للفراغ. لذلك نأخذ مربع سرعة الضوء في الفراغ في عدة معادلات تتعلق بسرعة الضوء في هذا النظام.

 

وحدة كهرومغناطيسية قياسية

 

أنا مكبر للصوت الحالي (وحدة قياسية) أ

Q تهمة C A s

الجهد V V J / C = كجم م 2 ث – 3 أ – 1

المقاومة R ، Z ، X ، الممانعة ، المفاعلة بالترتيب أوم Ω V / A = كجم م 2 ث – 3 أ – 2

Ρ مقاومة أوم متر Ω م كجم م 3 ث – 3 أ – 2

P power W V A = kg • m2 • s – 3

السعة C فاراد F C / V = كجم 1 م – 2 A2 s4

{\ displaystyle F ^ {- 1}} F ^ {{- 1}} مرونة فاراد التبادلية و – 1 كجم م 2 A – 2 s – 4

{\ displaystyle \، \ varepsilon} \، \ varepsilon Farad permittivity لكل متر F / m kg – 1 m – 3 A2 s4

التسامح Y ، G ، B استمر في الامتثال لـ Siemens S – 1 = kg – 1 m 2 s3 A2

{\ displaystyle \، \ sigma} \، \ sigma Siemens الموصلية بالأمتار S / m kg – 1 m – 3 s3 A2

{\ displaystyle \، \ phi} \، \ phi Weber’s Magnetic Flux Wb V s = kg m2 s – 2 A – 1

B كثافة التدفق المغناطيسي أو مجال تسلا المغناطيسي T Wb / m2 = kg s – 2 A – 1

H شدة المجال المغناطيسي لكل متر A / m A m – 1

{\ displaystyle {\ mathfrak {R}}} {\ mathfrak R} مقاومة الأمبير لكل ألياف A / Wb kg – 1 m – 2 s2 A2

L الحث المغناطيسي لهنري H Wb / A = V s / A = كجم م 2 ث – 2 A – 2

{\ displaystyle \، \ mu} \، \ mu نفاذية هنري لكل متر H / m kg m s – 2 A – 2

{\ displaystyle \ chi} \ chi (عدد الأبعاد) χ

 

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية