Jaký je vztah mezi elektromagnetickou silou a elektricitou a magnetismem?
Elektromagnetická síla (EMF) je jednou z čtyř základních sil v fyzice, které sloučují elektrickou interakci mezi náboji a magnetickou interakci mezi magnetickými náboji. Elektromagnetická síla je v podstatě výsledkem interakce mezi elektrickým polem a magnetickým polem. Následuje detailní vysvětlení elektromagnetické síly a její vztah k elektricitě a magnetismu:
Interakce mezi elektrickými náboji
Elektrické pole: Když je přítomen elektrický náboj, vytváří se kolem něj elektrické pole. Elektrické pole je vektorové pole, jehož směr je definován jako směr síly působící na kladný náboj v daném bodě. Intenzita elektrického pole je úměrná velikosti náboje a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti (Coulombovo zákon).
Coulombov zákon: Coulombov zákon popisuje interakci mezi náboji dvou klidových bodů. Pokud mají dva náboje stejné znaménko (stejný náboj), existuje mezi nimi odpuzující síla; pokud má náboj opačné znaménko (různé náboje), vzniká přitahování.
Interakce mezi magnetickými náboji
Magnetické pole: Když je přítomný elektrický proud (tj. pohybující se náboj), vytváří se kolem něj magnetické pole. Magnetické pole je také vektorové pole, jehož směr je definován jako směr síly působící na kladný náboj ve směru jeho pohybu (Lorentzova síla). Intenzita magnetického pole je spojena s velikostí a směrem proudu a je nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti.
Lorentzova síla: Lorentzova síla popisuje sílu působící na nabitou částici, když se pohybuje v magnetickém poli. Směr síly je kolmý ke směru rychlosti částice a směru magnetického pole.
Elektromagnetická indukce
Faradayův zákon elektromagnetické indukce: Když se magnetické pole mění, když prochází uzavřeným obvodem, vytváří v obvodu elektromotorickou sílu (EMF), což vede k vytvoření elektrického proudu. Tento jev se nazývá elektromagnetická indukce.
Maxwellovy rovnice: Maxwellovy rovnice jsou základní matematický rámec pro popis chování elektromagnetických polí. Tyto rovnice odhalují vnitřní souvislost mezi elektrickými a magnetickými poli, tedy změňující se elektrické pole může vyprodukovat magnetické pole a změňující se magnetické pole může také vyprodukovat elektrické pole.
Elektromagnetická vlna
Šíření elektromagnetických vln: Elektromagnetické vlny jsou tvořeny oscilujícími elektrickými a magnetickými poli, která jsou navzájem kolmá a kolmá k směru šíření vlny. Elektromagnetické vlny mohou cestovat skrz vakuum rychlostí rovnající se rychlosti světla.
Jednota elektromagnetické síly
Relativistické efekty: V rámci teorie relativity jsou elektrické a magnetické pole považovány za různé aspekty téhož fyzikálního jevu. Při změně referenčního systému lze elektrické a magnetické pole transformovat jeden do druhého.
Shrnutí
Elektromagnetická síla je obecný termín pro elektrickou interakci mezi náboji a magnetickou interakci mezi magnetickými náboji. Je generována interakcí elektrického a magnetického pole a může být popsána teoriemi jako elektromagnetická indukce a Maxwellovy rovnice. Elektromagnetická síla se projevuje jako interakce mezi elektrickým a magnetickým polem na makroskopické úrovni a interakce mezi nabitymi částicemi na mikroskopické úrovni. Elektromagnetická síla je jednou z nejčastějších a nejdůležitějších sil v přírodě, která má velký význam pro rozvoj moderní vědy a technologie a každodenní život.
