المحتوى
الالكهرومغناطيسية إنه فرع من فروع الفيزياء يقترب من مجالات كل من الكهرباء والمغناطيسية من نظرية موحدة لصياغة واحدة من القوى الأساسية الأربعة المعروفة حتى الآن: الكهرومغناطيسية. القوى الأساسية الأخرى (أو التفاعلات الأساسية) هي الجاذبية والتفاعلات النووية القوية والضعيفة.
إن نظرية الكهرومغناطيسية هي نظرية مجال ، أي تعتمد على المقادير الفيزيائية المتجه أو موترالتي تعتمد على الموقع في المكان والزمان. وهي تستند إلى أربع معادلات تفاضلية متجهة (صاغها مايكل فاراداي وطورها لأول مرة جيمس كلارك ماكسويل ، ولهذا السبب تم تعميدهم باسم معادلات ماكسويل) التي تسمح بالدراسة المشتركة للمجالات الكهربائية والمغناطيسية ، وكذلك التيار الكهربائي ، والاستقطاب الكهربائي ، والاستقطاب المغناطيسي.
من ناحية أخرى ، فإن الكهرومغناطيسية هي نظرية ماكروسكوبية.هذا يعني أنه يدرس ظواهر كهرومغناطيسية كبيرة ، تنطبق على أعداد كبيرة من الجسيمات ومسافات كبيرة ، لأنه على المستويين الذري والجزيئي يفسح المجال أمام تخصص آخر ، يُعرف باسم ميكانيكا الكم.
ومع ذلك ، بعد الثورة الكمومية في القرن العشرين ، تم البحث عن نظرية الكم للتفاعل الكهرومغناطيسي ، مما أدى إلى ظهور الديناميكا الكهربية الكمومية.
- أنظر أيضا: المواد المغناطيسية
مجالات تطبيق الكهرومغناطيسية
كان هذا المجال من الفيزياء أساسيًا في تطوير العديد من التخصصات والتقنيات ، ولا سيما الهندسة والإلكترونيات ، بالإضافة إلى تخزين الكهرباء وحتى استخدامها في مجالات الصحة أو الطيران أو البناء. الحضاري.
ما يسمى بالثورة الصناعية الثانية أو الثورة التكنولوجية لم تكن لتتحقق لولا غزو الكهرباء والكهرومغناطيسية.
أمثلة على تطبيقات الكهرومغناطيسية
- طوابع بريدية. تتضمن آلية هذه الأدوات اليومية تدوير شحنة كهربائية عبر مغناطيس كهربائي ، حيث يجذب مجاله المغناطيسي مطرقة معدنية صغيرة باتجاه الجرس ، مما يقطع الدائرة ويسمح لها بالبدء من جديد ، لذلك تضربها المطرقة بشكل متكرر و ينتج الصوت الذي يلفت انتباهنا.
- قطارات التعليق المغناطيسي. بدلاً من التدحرج على القضبان مثل القطارات التقليدية ، يتم تثبيت نموذج القطار فائق التقنية هذا في ارتفاع مغناطيسي بفضل المغناطيسات الكهربائية القوية المثبتة في الجزء السفلي منه. وبالتالي ، فإن التنافر الكهربائي بين المغناطيسات ومعدن المنصة التي يجري عليها القطار يحافظ على وزن السيارة في الهواء.
- محولات كهربائية. المحولات ، تلك الأجهزة الأسطوانية التي نراها في بعض البلدان على خطوط الكهرباء ، تعمل على التحكم في (زيادة أو تقليل) جهد التيار المتردد. يفعلون ذلك من خلال ملفات مرتبة حول قلب حديدي ، تسمح مجالاته الكهرومغناطيسية بتعديل شدة التيار الخارج.
- محركات كهربائية. المحركات الكهربائية هي آلات كهربائية تقوم ، بالدوران حول محور ، بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. هذه الطاقة هي التي تولد حركة الجوال. يعتمد تشغيله على القوى الكهرومغناطيسية للجذب والتنافر بين المغناطيس والملف الذي يدور من خلاله تيار كهربائي.
- دينامو. تُستخدم هذه الأجهزة للاستفادة من دوران عجلات السيارة ، مثل السيارة ، لتدوير المغناطيس وإنتاج مجال مغناطيسي يغذي التيار المتردد للملفات.
- هاتف. السحر الكامن وراء هذا الجهاز اليومي ليس سوى القدرة على تحويل الموجات الصوتية (مثل الصوت) إلى تحويرات مجال كهرومغناطيسي يمكن نقلها ، في البداية عن طريق كابل ، إلى جهاز استقبال في الطرف الآخر قادر على السكب. عملية واستعادة الموجات الصوتية المحتواة كهرومغناطيسيًا.
- أفران الميكروويف تعمل هذه الأجهزة من توليد وتركيز الموجات الكهرومغناطيسية على الطعام. تشبه هذه الموجات الموجات المستخدمة في الاتصالات اللاسلكية ، ولكن بتردد عالٍ يقوم بتدوير الدبلومات (الجسيمات المغناطيسية) للطعام بسرعات عالية جدًا ، حيث يحاولون التوافق مع المجال المغناطيسي الناتج. هذه الحركة هي التي تولد الحرارة.
- التصوير بالرنين المغناطيسي (مري). كان هذا التطبيق الطبي للكهرومغناطيسية تقدمًا غير مسبوق في الأمور الصحية ، لأنه يسمح بفحص الجزء الداخلي من جسم الكائنات الحية بطريقة غير جراحية ، من التلاعب الكهرومغناطيسي لذرات الهيدروجين الموجودة فيه ، لتوليد مجال يمكن تفسيره بواسطة أجهزة كمبيوتر متخصصة.
- ميكروفونات تعمل هذه الأجهزة الشائعة اليوم بفضل الحجاب الحاجز الذي يجتذبه مغناطيس كهربائي ، حيث تسمح حساسيته للموجات الصوتية بترجمتها إلى إشارة كهربائية. يمكن بعد ذلك نقلها وفك تشفيرها عن بُعد ، أو حتى تخزينها وإعادة إنتاجها لاحقًا.
- مطياف الكتلة. هو جهاز يسمح بتحليل تركيبة بعض المركبات الكيميائية بدقة كبيرة ، بدءاً من الفصل المغناطيسي للذرات التي تتكون منها ، عن طريق تأينها وقراءتها بواسطة حاسوب متخصص.
- راسمات الذبذبات. الأدوات الإلكترونية التي تهدف إلى تمثيل الإشارات الكهربائية التي تتغير بمرور الوقت من مصدر معين بشكل بياني. لهذا ، يستخدمون محور إحداثيات على الشاشة تكون خطوطه ناتجة عن قياس الفولتية من الإشارة الكهربائية المحددة. يتم استخدامها في الطب لقياس وظائف القلب أو الدماغ أو الأعضاء الأخرى.
- البطاقات الممغنطة. تسمح هذه التقنية بوجود بطاقات ائتمان أو بطاقة خصم ، والتي تحتوي على شريط مغناطيسي مستقطب بطريقة معينة ، لتشفير المعلومات بناءً على اتجاه جزيئاتها المغناطيسية. من خلال إدخال المعلومات فيها ، تستقطب الأجهزة المحددة الجسيمات المذكورة بطريقة معينة ، بحيث يمكن بعد ذلك "قراءة" هذا الترتيب لاسترداد المعلومات.
- تخزين رقمي على أشرطة مغناطيسية. مفتاح في عالم الحوسبة وأجهزة الكمبيوتر ، فهو يسمح بتخزين كميات كبيرة من المعلومات على أقراص مغناطيسية يتم استقطاب جزيئاتها بطريقة معينة ويمكن فك تشفيرها بواسطة نظام محوسب. يمكن أن تكون هذه الأقراص قابلة للإزالة ، مثل محركات القلم أو الأقراص المرنة البالية ، أو يمكن أن تكون دائمة وأكثر تعقيدًا ، مثل محركات الأقراص الثابتة.
- براميل مغناطيسية. كان هذا النموذج لتخزين البيانات ، الشائع في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، أحد الأشكال الأولى لتخزين البيانات المغناطيسية. وهي عبارة عن أسطوانة معدنية مجوفة تدور بسرعات عالية ، محاطة بمادة مغناطيسية (أكسيد الحديد) تُطبع عليها المعلومات بواسطة نظام استقطاب مشفر. على عكس الأقراص ، لم يكن بها رأس قراءة مما سمح لها ببعض المرونة في استرجاع المعلومات.
- أضواء الدراجة. تعمل الأضواء المدمجة في مقدمة الدراجات ، والتي تضاء أثناء الحركة ، بفضل دوران العجلة التي يتصل بها المغناطيس ، والذي ينتج عن دورانه مجال مغناطيسي وبالتالي مصدر متواضع للكهرباء المتناوبة. يتم بعد ذلك توصيل هذه الشحنة الكهربائية إلى المصباح وترجمتها إلى ضوء.
- تواصل مع: تطبيقات النحاس
