Elektromanyetizma Nedir:
Elektromanyetizma yüklerin incelenmesi ve elektrik ile manyetizma arasındaki etkileşim. Elektrik ve manyetizma, maddedeki yüklerin hareketi ve çekimi ile yakından bağlantılı tek bir fiziksel olgunun yönleridir.
Elektrik ve manyetik olaylar arasındaki etkileşimi inceleyen fizik dalı, elektromanyetizma olarak da bilinir.
"Elektrik" kelimesi İngiliz William Gilbert (1544-1603) tarafından Yunanlılardan önerildi. elektron (çeşitli maddelerle ovulduğunda nesneleri çeken kehribar türü). Öte yandan, "manyetizma", muhtemelen, Magnetes olarak bilinen eski bir Yunan kabilesinin yaşadığı, manyetize manyetit (Magnesia) birikintilerine sahip bir Türk bölgesinden ortaya çıktı.
Ancak, 1820 yılına kadar Hans Christian Oersted (1777-1851), bir elektrik akımının pusulanın davranışı üzerindeki etkisini göstermeyi başardı, böylece elektromanyetizma çalışması doğdu.
Elektromanyetizma temelleri
Mıknatıslar ve elektrik, insanoğlunun her zaman merak konusu olmuştur. İlk yaklaşımı, 19. yüzyılın sonunda bir buluşma noktasına ulaşan farklı kurslar aldı. Elektromanyetizmanın neyle ilgili olduğunu anlamak için bazı temel kavramları gözden geçirelim.
Elektrik şarjı
Elektrik yükü, maddeyi oluşturan parçacıkların temel bir özelliğidir. Tüm elektrik yüklerinin temeli atomik yapıdadır. Atom, çekirdekte pozitif protonları yoğunlaştırır ve negatif elektronlar çekirdeğin etrafında hareket eder. Elektron ve proton sayısı eşit olduğunda, nötr yüklü bir atomumuz olur. Atom bir elektron aldığında negatif bir yük (anyon) ile kalır ve bir elektron kaybettiğinde pozitif bir yük (katyon) ile kalır.
Sonra düşünülür elektrik yükünün temel birimi veya kuantası olarak elektronun yükü. Bu, 1.60 x 10'a eşittir -19 Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb'un onuruna, yüklerin ölçü birimi olan Coulomb (C).
Elektrik alan ve manyetik alan
bir Elektrik alanı Bir yükü veya yüklü parçacığı çevreleyen bir kuvvet alanıdır. Yani, yüklü bir parçacık, yakındaki başka bir yüklü parçacığı etkiler veya ona bir kuvvet uygular. Elektrik alanı, harfle temsil edilen bir vektör miktarıdır. VE birimleri metre başına volt (V / m) veya Coulomb başına Newton (N / C) olan.
Öte yandan, manyetik alan Yüklerin akışı veya hareketi (bir elektrik akımı) olduğunda oluşur. O zaman manyetik kuvvetlerin etki ettiği bölge olduğunu söyleyebiliriz. Böylece, herhangi bir yüklü parçacığı bir elektrik alanı çevreler ve yüklü parçacığın hareketi bir manyetik alan oluşturur.
Hareket eden her elektron, atomda küçük bir manyetik alan üretir. Çoğu malzeme için, elektronlar farklı yönlerde hareket eder, böylece manyetik alanlar birbirini götürür. Demir, nikel ve kobalt gibi bazı elementlerde elektronlar tercihli bir yönde hareket ederek net bir manyetik alan oluşturur. Bu tür malzemelere denir. ferromanyetik.
Mıknatıslar ve elektromıknatıslar
bir mıknatıs Bir demir parçasındaki atomların manyetik alanlarının kalıcı olarak hizalanmasının sonucudur. Sıradan bir demir parçasında (veya başka bir ferromanyetik malzemede) manyetik alanlar rastgele yönlendirilir, bu nedenle bir mıknatıs gibi davranmaz. Mıknatısların en önemli özelliği, iki kutbuna sahip olmalarıdır: kuzey ve güney.
bir elektromanyetik İçinden akımın geçebileceği bir tel bobinin içindeki bir demir parçasından oluşur. Akım açıkken, demir parçasını oluşturan her bir atomdan gelen manyetik alanlar, tel bobinindeki akımın ürettiği manyetik alanla hizalanır ve manyetik kuvveti arttırır.
elektromanyetik indüksiyon
Joseph Henry (1797-1878) ve Michael Faraday (1791-1867) tarafından keşfedilen elektromanyetik indüksiyon, hareketli bir manyetik alan vasıtasıyla elektrik üretimi. Bir tel bobinden veya diğer iletken malzemeden bir manyetik alan geçirerek, devre kapatıldığında bir yük veya akım akışına neden olur.
Elektromanyetik indüksiyon, jeneratörlerin ve pratik olarak dünyada üretilen tüm elektrik gücünün temelidir.
Elektromanyetizma uygulamaları
Elektromanyetizma, günlük olarak kullandığımız elektrikli ve elektronik cihazların çalışmasının temelidir.
mikrofonlar
Mikrofonlar, sese tepki olarak titreşen ince bir zara sahiptir. Membrana bağlı, bir mıknatısın parçası olan ve zarın yanında hareket eden bir tel bobindir. Bobinin manyetik alan içindeki hareketi, ses dalgalarını bir hoparlöre aktarılan ve güçlendirilen elektrik akımına dönüştürür.
jeneratörler
Jeneratörler elektrik enerjisi üretmek için mekanik enerji kullanır. Mekanik enerji, fosil yakıtların yakılmasıyla oluşan su buharından veya hidroelektrik santrallerde düşen sudan gelebilir.
Elektrik motoru
Bir motor, mekanik enerji üretmek için elektrik enerjisi kullanır. Asenkron motorlar, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için alternatif akım kullanır. Bunlar tipik olarak fanlar, kurutucular, yıkayıcılar ve karıştırıcılar gibi ev aletlerinde kullanılan motorlardır.
Asenkron motor, dönen bir parça (rotor) ve sabit bir parçadan (stator) oluşur. rotor Bazı kanatçıkların veya bakır çubukların tutturulduğu oluklara sahip bir demir silindirdir. Rotor, içinden alternatif akımın geçirildiği ve elektromıknatıs haline gelen iletken tel bobinleri veya dönüşlerinden oluşan bir kap içine alınır.
Bobinlerden alternatif akımın geçişi, rotorda bir akım ve bir manyetik alan indükleyen bir manyetik alan üretir. Stator ve rotordaki manyetik alanların etkileşimi, rotorda işin yapılmasına izin veren bir burulmaya neden olur.
Maglev: havaya kalkan trenler
Manyetik olarak havaya kaldırılan trenler, kendilerini özel bir yolda kaldırmak, yönlendirmek ve ilerletmek için elektromanyetizma kullanır. Japonya ve Almanya, bu trenlerin ulaşım aracı olarak kullanılmasında öncüdür. İki teknoloji vardır: elektromanyetik süspansiyon ve elektrodinamik süspansiyon.
elektromanyetik süspansiyon trenin tabanındaki güçlü elektromıknatıslar ile ray hattı arasındaki çekici kuvvetlere dayanır. Manyetik kuvvet, trenin yanal mıknatısların etkileşimi ile ileri doğru hareket eden bir manyetik alan tarafından sürülürken, tren ray üzerinde asılı kalacak şekilde ayarlanır.
elektrodinamik süspansiyon trendeki mıknatıslar ile demiryolu hattındaki indüklenen manyetik alan arasındaki itme kuvvetine dayanır. Bu tip trenlerin kritik bir hıza ulaşabilmek için tekerleklere ihtiyacı vardır, tıpkı uçakların kalkmak üzere olduklarında olduğu gibi.
Tıbbi teşhis
Manyetik rezonans görüntüleme, modern tıpta en büyük etkiye sahip teknolojilerden biridir. Güçlü manyetik alanların vücut suyunun hidrojen çekirdekleri üzerindeki etkisine dayanır.
elektromanyetik olaylar
Bildiğimiz elektromanyetik olayların çoğu, Dünya'nın manyetik alanının bir sonucudur. Bu alan, gezegenin içindeki elektrik akımları tarafından üretilir. Daha sonra Dünya, manyetik kuzey kutbunun coğrafi güney kutbunda olduğu ve manyetik güney kutbunun coğrafi kuzey kutbuna karşılık geldiği, içinde büyük bir manyetik çubuğa benzer.
Mekansal Yönelim
Pusula, milattan yaklaşık 200 yıl öncesine ait bir alettir. Manyetize bir metal iğnenin coğrafi kuzeye doğru yönlendirilmesine dayanır.
Bazı hayvanlar ve diğer canlılar, Dünya'nın manyetik alanını algılayabilir ve böylece kendilerini uzayda yönlendirebilirler. Hedefleme stratejilerinden biri, aşağıdakileri içeren özel hücreler veya organlar aracılığıyladır. manyetit kristalleri, kalıcı bir manyetik alanı koruyan bir demir oksit minerali.
kuzey ve güney auroraları
Dünyanın manyetik alanı Güneş'ten (daha iyi bilinen adıyla güneş rüzgarı) yayılan yüksek enerjili iyonize parçacıkların bombardımanına karşı koruyucu bir bariyer görevi görür. Bunlar atmosferdeki kutup bölgelerine, heyecan verici atomlara ve moleküllere yönlendirilir. Auroraların karakteristik ışıkları (kuzey yarım kürede boreal ve güney yarım kürede austral), uyarılmış elektronlar bazal durumlarına döndüklerinde ortaya çıkan enerjinin ürünüdür.
Maxwell ve elektromanyetizma teorisi
James Clerk Maxwell, 1864 ve 1873 yılları arasında manyetik ve elektrik alanlarının doğasını açıklayan matematiksel denklemleri çıkardı. Bu şekilde, Maxwell denklemleri, elektrik ve manyetizmanın özelliklerinin bir açıklamasını sağladı. Spesifik olarak, bu denklemler şunları gösterir:
- bir elektrik yükü nasıl bir elektrik alanı üretir,
- akımlar nasıl manyetik alanlar üretir ve
- bir manyetik alanın nasıl bir elektrik alanı oluşturduğunu değiştirir.
Maxwell'in dalga denklemleri, bir elektrik alanının değiştirilmesinin, elektrik ve manyetik bileşenlerle kendi kendine yayılan bir elektromanyetik dalga oluşturduğunu göstermeye de hizmet etti. Maxwell'in çalışması, elektrik, manyetizma ve ışık fiziğinin görünüşte ayrı alanlarını birleştirdi.
- Elektrik.
- Manyetizma.
- Fiziksel.
- Fizik dalları.
