Hvaða tengsl er á milli elektróskra fyrirvöldanna og rafmagns og magnsnars?

Elektromagnétí skilvirki (EMF) er ein af fyrstu fjórum skilvirkum í eðlisfræði sem sameina Rafskilvirk á milli afla og Magnetskilvirk á milli magnetafla. Elektromagnétí skilvirki er í raun niðurstöða viðskipta á milli Rafsins og Magnetsins. Eftirfarandi er nákvæmari útskýring á elektromagnétí skilvirk og tengsl hans við rafmagn og magneti:

Viðskipti á milli rafafla

• Rafsvæði: Þegar rafafla er til staðar, myndast rafsvæði um hana. Rafsvæði er vigursvið þar sem stefna þess er skilgreind sem stefna á raforku sem verður að jákvæðri afli í þeim punkti. Styrkur rafsvæðisins er samhverfur stærð rafaflunnar og andhverfur ferningstölulegur af fjarlægð (Coulomb-lag).

• Coulomb-lagið: Coulomb-lagið lýsir viðskiptum á milli tveggja punktafla í hvíld. Ef tvær flur hafa sama merki (sama rafafla), er dreifiorður á milli þeirra; ef flurmerkin eru móðug (ólíkar rafaflur), myndast dragarkraftur.

Viðskipti á milli magnetafla

• Magnetsvið: Þegar rafströkur (þ.e. hreyfandi rafafla) er til staðar, myndast magnetsvið um hann. Magnetsvið er líka vigursvið, þar sem stefnan hans er skilgreind sem stefna á orku jákvæðri afli í stefnu hreyfingar hans (Lorentz-kraftur). Styrkur magnetsviðsins fer eftir stærð og stefnu straumsins, og er andhverfur ferningstölulegur af fjarlægð.

• Lorentz-kraftur: Lorentz-kraftur lýsir orku sem verður að hleðnu partikli sem hreyfir sig í gegnum magnetsvið. Stefna kraftsins er hornrétt á hreyfingarstefnu partiklsins og stefnu magnetsviðsins.

Elektromagnétí inndregning

• Faraday-lagið um elektromagnétí inndregningu: Þegar magnetsvið breytist sem það fer í gegnum lokaðan hring, myndast Raforkuvirkja (EMF) í hringnum, sem leiðir til myndunar á rafstraumi. Þetta efni er kölluð elektromagnétí inndregning.

• Maxwell-jöfnurnar: Maxwell-jöfnurnar eru grunnlegin stærðfræðileg kerfi til að lýsa atferli elektromagnétí sviða. Þessar jöfnur benda á innbyggða tengsl milli rafsvæðis og magnetsviðs, þ.e. breyting á rafsvæði getur myndad magnetsvið, og breyting á magnetsviði getur líka myndad rafsvæði.

Elektromagnétí bólgur

Efni elektromagnétí bólgva: Elektromagnétí bólgur myndast af svifandi rafsvæði og magnetsvið sem eru hornrétt á hver öðrum og hornrétt á stefnu bólguhvelfingar. Elektromagnétí bólgur geta ferðast í tökukerfi með hraða sem er jafn hraða ljós.

Eining elektromagnétí skilvirkis

Relatívistí áhrif: Í sniðmiðum relatívistikar eru rafsvæði og magnetsvið meðhöndlað sem mismunandi hliðar á sama eðlisfræðilegum efni. Þegar viðmiði breytist, geta rafsvæði og magnetsvið verið umbreytt í hvor annað.

Samantekt

Elektromagnétí skilvirki er almennt heiti fyrir rafskilvirk á milli rafafla og magnetskilvirk á milli magnetafla. Hann er myndad af viðskiptum á milli rafsvæðis og magnetsviðs, og kann að verða lýst með kenningum eins og elektromagnétí inndregning og Maxwell-jöfnurnar. Elektromagnétí skilvirki kemur fram sem viðskipti á milli rafsvæðis og magnetsviðs á stórakvarða, og viðskipti á milli hleðnu partikla á litluakvarða. Elektromagnétí skilvirki er ein af algengustu og mikilvægustu skilvirkum í náttúrunni, sem er mikilvægt fyrir þróun nútímamennsku og daglegt lif.