Hva er Electromagnetic Theory?

December 13  by Eliza

Einsteins spesielle relativitetsteori beskriver magnetisme som biprodukt av elektrisk kraft. Derfor kan disse to kreftene bli vurdert ulike fasetter av en mer grunnleggende kraft, som fysikerne kaller elektromagnetisme. Elektromagnetisk teori beskriver en samling av sammenhengende vitenskapelige påstander som brukes til å svare på spørsmål om denne styrken.

Fysikere bruker felt som abstraksjoner for å beskrive hvordan et system påvirker sine omgivelser. Det elektriske felt av en ladet gjenstand representerer den kraft som det ville utøve på en ladet partikkel. Feltet er sterkere nærmere objektet, fordi elektrostatisk kraft avtar etterhvert som avstanden mellom to kostnader øker. Magnetiske felter er tilsvarende definert, bortsett fra at de beskriver den kraft som utøves på et bevegelig ladet partikkel.

De mest grunnleggende ideer i elektromagnetisk teori er "en skiftende elektrisk felt genererer et magnetfelt" og "en skiftende magnetfelt genererer et elektrisk felt." Disse prinsippene er kvantifisert av Maxwells ligninger, oppkalt etter James Clerk Maxwell, den skotske fysikeren og matematikeren som arbeid i det 19. århundre etablerte disiplin ved å revolusjonere hvordan fysikere unnfanget av lys. Maxwells ligninger også kastet tidligere kjente relasjoner - Coulombs lov og Biot-Savarts lov - til språket i felt.

En ladet partikkel genererer et magnetfelt når den beveger seg, men det magnetiske felt er vinkelrett på bevegelsen av partikkelen. Videre, er effekten av dette magnetiske feltet har en andre bevegelig ladning vinkelrett på både banen og bevegelsen av den andre ladning. Disse to fakta føre selv grunnleggende problemer i elektromagnetisme til å kreve kompleks, tredimensjonal resonnement. Historisk utvikling av vektorer i matematikk og naturfag skylder mye av sin fremgang i arbeidet med fysikere prøver å abstrahere og forenkle bruken av elektromagnetisk teori.

I det 19. århundre, elektromagnetisk teori endret hvordan fysikere forstått lys. Newton hadde beskrevet lys i form av partikler som kalles legemene, men Maxwell hevdet det var manifestasjonen av elektriske og magnetiske felt som presset hverandre gjennom rommet. Ifølge denne oppfatningen, synlig lys, røntgenstråler, radar, og mange andre fenomener er alle iboende like, hver er en kombinasjon av elektriske og magnetiske felt som varierer med en annen frekvens. Forskere kaller kontinuum av alle slike bølger det elektromagnetiske spekteret.

Suksessen til elektromagnetisk teori førte til sammenbruddet av resten av newtonsk fysikk i det 20. århundre. Einstein innså at Maxwells teori nødvendig plass og tid til gjensidig avhengige, ulike koordinatene til en fire-dimensjonale rom-tid. Videre Einsteins relativitetsteori viste at plassen ble buet og tidens gang målt av en observatør skilte seg fra det som måles av en annen. Disse funnene ble alle grundig uforenlig med Newtons teori om bevegelse. Dermed studiet av elektromagnetisme har, direkte eller indirekte, endret hvordan fysikere forstår elektrisitet, magnetisme, lys, plass, tid og gravitasjon.

  • Fysikeren James Clerk Maxwell var kjent for sitt arbeid med elektromagnetisme.
  • Einstein innså at rom og tid måtte være avhengige av hverandre hvis Maxwell var riktig.
  • Synlig lys, røntgen, radar, er alle iboende like, og forskerne kaller kontinuum av alle slike bølger det elektromagnetiske spekteret.