Inhoud
Deelektromagnetisme Het is een tak van de fysica die de velden van zowel elektriciteit als magnetisme benadert vanuit een verenigende theorie om een van de vier tot dusver bekende fundamentele krachten van het universum te formuleren: elektromagnetisme. De andere fundamentele krachten (of fundamentele interacties) zijn zwaartekracht en sterke en zwakke nucleaire interacties.
Die van elektromagnetisme is een veldtheorie, dat wil zeggen, gebaseerd op fysieke grootheden vector of tensor, die afhankelijk zijn van de positie in ruimte en tijd. Het is gebaseerd op vier vectordifferentiaalvergelijkingen (geformuleerd door Michael Faraday en voor het eerst ontwikkeld door James Clerk Maxwell, daarom werden ze gedoopt als Maxwell-vergelijkingen) die de gezamenlijke studie van elektrische en magnetische velden mogelijk maken, evenals elektrische stroom, elektrische polarisatie en magnetische polarisatie.
Anderzijds is elektromagnetisme een macroscopische theorie.Dit betekent dat het grote elektromagnetische verschijnselen bestudeert, toepasbaar op grote aantallen deeltjes en aanzienlijke afstanden, aangezien het op atomair en moleculair niveau plaatsmaakt voor een andere discipline, bekend als de kwantummechanica.
Toch werd er na de kwantumrevolutie van de 20e eeuw gezocht naar een kwantumtheorie van elektromagnetische interactie, waardoor de kwantumelektrodynamica ontstond.
- Zie ook: Magnetische materialen
Toepassingsgebieden voor elektromagnetisme
Dit gebied van de fysica heeft een sleutelrol gespeeld bij de ontwikkeling van talrijke disciplines en technologieën, in het bijzonder engineering en elektronica, evenals bij de opslag van elektriciteit en zelfs bij het gebruik ervan op het gebied van gezondheid, luchtvaart of constructie. stedelijk.
De zogenaamde tweede industriële revolutie of technologische revolutie zou niet mogelijk zijn geweest zonder de verovering van elektriciteit en elektromagnetisme.
Voorbeelden van toepassingen van elektromagnetisme
- Postzegels. Het mechanisme van deze alledaagse gadgets omvat de circulatie van een elektrische lading door een elektromagneet, waarvan het magnetische veld een kleine metalen hamer naar een bel trekt, waardoor het circuit wordt onderbroken en het opnieuw kan starten, zodat de hamer het herhaaldelijk en produceert het geluid dat onze aandacht trekt.
- Magnetische ophangtreinen. In plaats van op rails te rollen zoals conventionele treinen, wordt dit ultramoderne treinmodel in magnetische levitatie gehouden dankzij krachtige elektromagneten die in het onderste deel zijn geïnstalleerd. Zo houdt de elektrische afstoting tussen de magneten en het metaal van het perron waarop de trein rijdt het gewicht van het voertuig in de lucht.
- Elektrische transformatoren. Een transformator, die cilindrische apparaten die we in sommige landen op hoogspanningslijnen zien, dienen om de spanning van een wisselstroom te regelen (verhogen of verlagen). Ze doen dit door middel van spoelen die rond een ijzeren kern zijn aangebracht, waarvan de elektromagnetische velden het mogelijk maken de intensiteit van de uitgaande stroom te moduleren.
- Elektrische motoren. Elektromotoren zijn elektrische machines die, door om een as te draaien, elektrische energie omzetten in mechanische energie. Deze energie genereert de beweging van de mobiel. De werking ervan is gebaseerd op de elektromagnetische aantrekkingskracht en afstoting tussen een magneet en een spoel waardoor een elektrische stroom circuleert.
- Dynamos. Deze apparaten worden gebruikt om te profiteren van de rotatie van de wielen van een voertuig, zoals een auto, om een magneet te laten draaien en een magnetisch veld te produceren dat wisselstroom naar de spoelen voert.
- Telefoon. De magie achter dit alledaagse apparaat is niets anders dan het vermogen om geluidsgolven (zoals spraak) om te zetten in modulaties van een elektromagnetisch veld dat, aanvankelijk via een kabel, kan worden overgedragen naar een ontvanger aan de andere kant die kan gieten het proces en herstel elektromagnetisch ingesloten geluidsgolven.
- Microgolfovens Deze apparaten werken door het opwekken en concentreren van elektromagnetische golven op voedsel. Deze golven zijn vergelijkbaar met die welke worden gebruikt voor radiocommunicatie, maar met een hoge frequentie die de diplodes (magnetische deeltjes) van het voedsel met zeer hoge snelheden laat draaien, terwijl ze proberen uit te lijnen met het resulterende magnetische veld. Deze beweging is wat de warmte genereert.
- Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI). Deze medische toepassing van elektromagnetisme is een ongekende vooruitgang in gezondheidsaangelegenheden, omdat het het mogelijk maakt om op een niet-invasieve manier het inwendige van het lichaam van levende wezens te onderzoeken, van de elektromagnetische manipulatie van de waterstofatomen erin, om een veld dat door gespecialiseerde computers kan worden geïnterpreteerd.
- Microfoons Deze apparaten die tegenwoordig zo gewoon zijn, werken dankzij een diafragma dat wordt aangetrokken door een elektromagneet, wiens gevoeligheid voor geluidsgolven het mogelijk maakt om ze in een elektrisch signaal te vertalen. Dit kan vervolgens op afstand worden verzonden en ontsleuteld, of zelfs later worden opgeslagen en gereproduceerd.
- Massaspectrometers. Het is een apparaat waarmee de samenstelling van bepaalde chemische verbindingen met grote precisie kan worden geanalyseerd, uitgaande van de magnetische scheiding van de atomen waaruit ze bestaan, door middel van hun ionisatie en uitlezing door een gespecialiseerde computer.
- Oscilloscopen. Elektronische instrumenten die bedoeld zijn om de elektrische signalen die in de tijd variëren van een bepaalde bron grafisch weer te geven. Hiervoor gebruiken ze een coördinaten-as op het scherm waarvan de lijnen het product zijn van de meting van de spanningen uit het bepaalde elektrische signaal. Ze worden in de geneeskunde gebruikt om de functies van het hart, de hersenen of andere organen te meten.
- Magnetische kaarten. Deze technologie maakt het mogelijk dat creditcards of betaalpassen bestaan, die een magnetische tape hebben die op een bepaalde manier is gepolariseerd, om informatie te coderen op basis van de oriëntatie van de ferromagnetische deeltjes. Door er informatie in te introduceren, polariseren aangewezen apparaten de deeltjes op een specifieke manier, zodat de volgorde vervolgens kan worden "gelezen" om de informatie op te halen.
- Digitale opslag op magnetische banden. Sleutel in de wereld van computers en computers, het maakt het mogelijk om grote hoeveelheden informatie op te slaan op magnetische schijven waarvan de deeltjes op een specifieke manier gepolariseerd zijn en ontcijferd kunnen worden door een geautomatiseerd systeem. Deze schijven kunnen verwijderbaar zijn, zoals pen-drives of nu niet meer gebruikte diskettes, of ze kunnen permanent en complexer zijn, zoals harde schijven.
- Magnetische drums. Dit model van gegevensopslag, populair in de jaren vijftig en zestig, was een van de eerste vormen van magnetische gegevensopslag. Het is een holle metalen cilinder die met hoge snelheden ronddraait, omgeven door een magnetisch materiaal (ijzeroxide) waarop door middel van een gecodeerd polarisatiesysteem informatie wordt geprint. In tegenstelling tot de schijven had het geen leeskop en daardoor was het enige behendigheid bij het ophalen van informatie.
- Fietsverlichting. De lichten die in de voorkant van de fietsen zijn ingebouwd en die bij het rijden worden ingeschakeld, werken dankzij de rotatie van het wiel waaraan een magneet is bevestigd, waarvan de rotatie een magnetisch veld produceert en dus een bescheiden bron van wisselstroom. Deze elektrische lading wordt vervolgens naar de lamp geleid en in licht omgezet.
- Ga verder met: Kopertoepassingen
