Camp electromagnètic: història del descobriment i propietats físiques
Els fenòmens elèctrics i magnètics són coneguts per la humanitat des de l'antiguitat, al cap i a la fi van veure llamps i molts antics coneixien els imants que atreuen certs metalls. La bateria de Bagdad, inventada fa 4000 anys, és una de les proves que la humanitat utilitzava l'electricitat molt abans dels nostres dies i, òbviament, sabia com funcionava. No obstant això, es creu que fins a principis del segle XIX l'electricitat i el magnetisme sempre es van considerar separats, considerats com a fenòmens no relacionats i pertanyents a diferents branques de la física.
L'estudi del camp magnètic va començar l'any 1269 quan el científic francès Peter Peregrin (cavaller Pierre de Mericourt) va marcar el camp magnètic a la superfície d'un imant esfèric mitjançant agulles d'acer i va determinar que les línies de camp magnètic resultants es tallaven en dos punts que va anomenar. "pols" per analogia amb els pols de la Terra.
Oersted en els seus experiments només el 1819.va trobar la desviació d'una agulla de la brúixola col·locada a prop d'un cable que porta corrent, i després el científic va concloure que hi havia alguna connexió entre els fenòmens elèctrics i magnètics.
5 anys més tard, el 1824, Ampere va ser capaç de descriure matemàticament la interacció d'un cable que porta corrent amb un imant, així com la interacció dels cables entre ells, de manera que va aparèixer Llei d'Ampere: "La força que actua sobre un cable portador de corrent col·locat en un camp magnètic uniforme és proporcional a la longitud del cable, vector d'inducció magnètica, corrent i sinus de l'angle entre el vector d'inducció magnètica i el fil «.
Pel que fa a l'efecte d'un imant sobre un corrent, Ampere va suggerir que a l'interior d'un imant permanent hi ha corrents microscòpiques tancades que creen un camp magnètic de l'imant que interactua amb el camp magnètic d'un conductor que transporta corrent.
Després de 7 anys més, l'any 1831, Faraday va descobrir experimentalment el fenomen de la inducció electromagnètica, és a dir, va aconseguir establir el fet de l'aparició d'una força electromotriu en un conductor en el moment en què un camp magnètic canviant actua sobre aquest conductor. Mira - aplicació pràctica del fenomen de la inducció electromagnètica.
Per exemple, movent un imant permanent a prop d'un cable, podeu obtenir-hi un corrent polsant, i aplicant un corrent polsant a una de les bobines, al nucli de ferro comú amb el qual es troba la segona bobina, es produirà un corrent polsant. també apareixen a la segona bobina.
33 anys més tard, el 1864, Maxwell va aconseguir resumir matemàticament els fenòmens elèctrics i magnètics ja coneguts: va crear una teoria del camp electromagnètic, segons la qual el camp electromagnètic inclou camps elèctrics i magnètics interconnectats. Així, gràcies a Maxwell, va ser possible combinar científicament els resultats d'experiments anteriors en electrodinàmica.
Una conseqüència d'aquestes importants conclusions de Maxwell és la seva predicció que, en principi, qualsevol canvi en el camp electromagnètic ha de generar ones electromagnètiques que es propaguen en l'espai i en mitjans dielèctrics amb una certa velocitat finita que depèn de la permitivitat magnètica i dielèctrica del medi. per a la propagació ondulada.
Per al buit, aquesta velocitat va resultar ser igual a la velocitat de la llum, en relació amb la qual Maxwell va suposar que la llum també és una ona electromagnètica, i aquesta suposició es va confirmar més tard (tot i que Jung va assenyalar la naturalesa ondulatòria de la llum molt abans que Oersted experiments).
Maxwell, d'altra banda, va crear la base matemàtica de l'electromagnetisme, i el 1884 les famoses equacions de Maxwell van aparèixer en forma moderna. El 1887, Hertz va confirmar la teoria de Maxwell ones electromagnètiques: El receptor captarà les ones electromagnètiques enviades pel transmissor.
L'electrodinàmica clàssica s'ocupa de l'estudi dels camps electromagnètics.En el marc de l'electrodinàmica quàntica, la radiació electromagnètica es considera un flux de fotons, en el qual la interacció electromagnètica és portada per partícules portadores - fotons - bosons vectorials sense massa, que es poden representar com a excitacions quàntiques elementals d'un camp electromagnètic. Per tant, un fotó ÉS un quàntic del camp electromagnètic des de la perspectiva de l'electrodinàmica quàntica.
La interacció electromagnètica es considera avui una de les interaccions fonamentals de la física, i el camp electromagnètic és un dels camps físics fonamentals juntament amb els camps gravitatori i fermiònic.
Propietats físiques del camp electromagnètic
La presència de camps elèctrics o magnètics o tots dos a l'espai es pot jutjar per la forta acció del camp electromagnètic sobre una partícula carregada o sobre un corrent.
El camp elèctric actua sobre les càrregues elèctriques, tant en moviment com estacionàries, amb una força determinada, depenent de la intensitat del camp elèctric en un punt determinat de l'espai en un moment determinat i de la magnitud de la càrrega de prova q.
Coneixent la força (magnitud i direcció) amb què actua el camp elèctric sobre la càrrega de prova, i coneixent la magnitud de la càrrega, es pot trobar la intensitat del camp elèctric E en un punt determinat de l'espai.
Un camp elèctric és creat per càrregues elèctriques, les seves línies de força comencen a les càrregues positives (flueixen condicionalment d'elles) i acaben en càrregues negatives (flueixen condicionalment a elles). Per tant, les càrregues elèctriques són fonts de camp elèctric. Una altra font del camp elèctric és el camp magnètic canviant, que està demostrat matemàticament per les equacions de Maxwell.
La força que actua sobre una càrrega elèctrica des del costat del camp elèctric forma part de la força que actua sobre una càrrega determinada des del costat del camp electromagnètic.
Un camp magnètic es crea per càrregues elèctriques en moviment (corrents) o per camps elèctrics variables en el temps (com es veu a les equacions de Maxwell) i només actua sobre les càrregues elèctriques en moviment.
La força de l'acció del camp magnètic sobre una càrrega en moviment és proporcional a la inducció del camp magnètic, la magnitud de la càrrega en moviment, la velocitat del seu moviment i el sinus de l'angle entre el vector d'inducció del camp magnètic B i la direcció de la velocitat de moviment de la càrrega. Aquesta força es coneix sovint com la força de Lorenzobache és només la part "magnètica" d'ella.
De fet, la força de Lorentz inclou components elèctrics i magnètics. El camp magnètic es crea pel moviment de càrregues elèctriques (corrents), les seves línies de força sempre estan tancades i cobreixen el corrent.