Електромагнітні явища

Ще з часів Фарадея вивчаються електромагнітні явища. Однак взаємодія електропровідних рідин і електромагнітного поля увагу до себе привернула лише в останні роки. Основним поштовхом до вивчення цих явищ стала астрофізика. Вже довгі роки передбачається, що основна частина матерії у Всесвіті знаходиться в стані Високоіонізоване газу або плазми. Головні відомості в області електромагнітної динаміки були отримані в результаті астрофізичних досліджень.

Роль електромагнітних явищ у фізиці

В космічній фізиці головна роль належить електромагнітних явищ, оскільки в космосі існують магнітні поля, які прямим чином впливають на рух заряджених частинок. Електромагнітні сили при певних умовах в рази перевершують гравітаційні.

Вперше електромагнітні явища були застосовані для передачі інформації. У XIX столітті створюється телеграфія. Її суть була дуже проста: будь-яке повідомлення, що складалося з цифр і букв, може передаватися за допомогою набору знаків, тобто повідомлення кодується.

Всі електромагнітні явища підпорядковані певним закономірностям, які характеризують електромагнітну форму руху матерії, що кардинально відрізняється від механічної. В електронних пристроях електромагнітні явища описані складними взаєминами і характеризуються величинами, що залежать від просторових координат і часу. Але такий опис є занадто великим при дослідженні складних електронних пристроїв.

Електромагнітні явища не вважалися автономними. Завдяки зусиллю багатьох вчених дані явища були зведені до механічних. Вивчення механіки і електромагнітних явищ привело до формування теорії відносності: тут чотиривимірний простір і час були представлені єдиним різноманіттям, а його поділ на простір і час – умовним.

Головна особливість електромагнітних явищ в системі визначена зміною властивостей заготовок, при переході від однієї заготовки до іншої. Первинні заготовки були повністю феррімагнітном, а інші або частково феррімагнітном, або зовсім немагнітними.

Вивчення електромагнітних явищ вимагало тривалого безперервного праці та напруги уяви. Для того щоб виробити правильне матеріалістичне розуміння процесів, необхідно постійно керуватися радянською літературою з фізики. У процесі вивчення електромагнітних явищ було визначено, що навколо електричного струму завжди існувало магнітне поле. Поле і електричний струм невіддільні одна від одної.

У розвиток теорії електромагнітних явищ найбільший внесок внесли Максвелл і Фарадей. Тільки після того як Максвелл створив теорію електромагнітного поля говорилося про створення електромагнітної світової картини. Вчений розробив теорію електромагнітного поля на основі електромагнітної індукції, що була відкрита Фарадеєм. Він, в свою чергу, проводив експерименти з магнітною стрілкою і прийшов до висновку, що обертання стрілки обумовлено особливим станом навколишнього середовища, а не електричними зарядами в провіднику. Після цього вчений вводить поняття поля, як безлічі магнітних ліній, що пронизують простір і здатні виявляти і направляти електричний струм.

Теорія електромагнітного поля, що була створена Максвеллом, зводилася до того, що трансформується магнітне поле викликає появу вихрового електричного поля не тільки в навколишніх тілах, але і вакуумі. Ця теорія стала новим етапом у розвитку фізичної науки. Відповідно до неї, весь світ – це електродинамічна система, яка складається з заряджених частинок, що взаємодіють один з одним за допомогою електромагнітного поля.

Електричні заряди рухаються відносно один одного, внаслідок чого виникає додаткова магнітна сила. Електромагнітна сила – це об’єднання магнітної і електричної сили. Електричні сили співвідносяться з рухомими і спочивають зарядами, а магнітні – тільки з рушійними. Різноманіття зарядів і сил описані в рівняннях Максвелла, що стали в майбутньому рівняннями класичної електродинаміки.

Ці рівняння поклали початок закону Кулона, який ідентичний закону всесвітнього тяжіння Ньютона.

Також закон Ньютона має наступні твердження:

  • магнітні силові лінії не мають початку і кінця, а також вони абсолютно неперервні;
  • магнітних зарядів в природі не існує;
  • електричне поле формується за допомогою електричних зарядів і змінного магнітного поля;
  • магнітне поле може формуватися як за допомогою змінного електричного поля, так і за допомогою електричного струму.

Електромагнітні явища кардинальним чином змінили уявлення про матерію.

Електричний заряд – це величина, яка характеризує властивість тіл і частинок вступати в електромагнітну взаємодію.

Існує два види електричних зарядів:

  • позитивні заряди, носіями яких є протони;
  • негативні заряди, носіями яких є електрони.

Атом складається з ядра, який, в свою чергу, складається з нейтронів, електронів і протонів. Атом перетворюється в іон, якщо він отримує або віддає кілька електронів.

Електризація – це процес придбання заряду за допомогою макроскопічного тіла.

На даний момент існує кілька способів електризації:

  • за допомогою тертя;
  • за допомогою впливу.

Електричне поле – це форма матерії, що існує навколо заряджених частинок і тіл, і діє на інші частинки, що мають заряд.

Електричний струм – це спрямований рух частинок, які мають електричний заряд.

Є кілька умов, які забезпечують існування електричного струму:

наявність вільних частинок, які мають заряд;
наявність електричного поля.
Дія електричного поля може бути:

  • тепловим;
  • магнітним;
  • хімічним;
  • світловим.

Електричне поле формується за допомогою джерел струму, в яких здійснюється робота з розділення зарядів. Це відбувається за рахунок перетворення декількох видів енергії в енергію електричного поля.

Електричний струм може існувати в різних середовищах:

В металах здійснюється спрямований рух вільних електронів.

У рідинах відбувається спрямований рух вільних іонів, які утворюються в результаті електролітичноїдисоціації. Закон електролізу виглядає наступним чином: m = qk = klt
У газах відбувається спрямований рух електронів та іонів, що утворюється в результаті іонізації.

У напівпровідниках – спрямований рух вільних дірок і електронів.

Магнітне поле – це особлива форма матерії, яка існує навколо заряджених часток, що рухаються і тіл, і діє на інші заряджені частинки і тіла, що рухаються в цьому ж полі.

Лінії магнітного поля – це умовні лінії, уздовж яких встановлюються осі магнітних стрілок в магнітному полі.

Цікаві факти застосування електромагнітних явищ

Збереглися записи, які підтверджують, що в стародавні часи імператора Нерона, що страждав на ревматизм, лікували електрованнами. Суть такого лікування полягала в наступному: в дерев’яну діжку з водою були поміщені електрично скати. Перебуваючи в такій ванні, людина піддавався дії електричних полів і зарядів.

У Швейцарії в минулому столітті була винайдена електрична няня. Під дитячі пелюшки підкладали ізольовані металеві мережі, що поділялися сухий підкладкою. Ці мережі з’єднувалися з низьковольтних джерелом струму і з електричним дзвінком. Коли підкладка ставала мокрою, ланцюг замикалася, і спрацьовував дзвінок. Це дозволяло матерям відразу знати, коли потрібно замінити пелюшку.

У тих регіонах, де зустрічаються сильні морози, існувала проблема зливу нафтопродуктів, оскільки їх в’язкість при низьких температурах була занадто висока. Тоді вчені розробили технологію електроіндукціонного нагріву цистерн, яка дозволяла скоротити енерговитрати.

За допомогою електромагнітних явищ можна було визначити відбитки пальців людини, що тримав в руках гільзи і патрони. Помістивши гільзу в електричне поле у ​​вигляді електрода, на нього в вакуумі напилюється металева плівка, на якій виявлялися відбитки пальців, що легко піддавалися ідентифікації.

ПОДІЛИТИСЯ: