Hva er forholdet mellom elektromagnetisk kraft og elektrisitet og magnetisme?
Elektromagnetiske krefter (EMF) er en av de fire grunnleggende kreftene i fysikken som forener elektrisk interaksjon mellom ladninger og magnetisk interaksjon mellom magnetiske ladninger. Elektromagnetiske krefter er essensielt resultatet av interaksjonen mellom det elektriske feltet og det magnetiske feltet. Her følger en detaljert forklaring på elektromagnetiske krefter og deres relasjon til elektrisitet og magnetisme:
Interaksjon mellom elektriske ladninger
Elektrisk felt: Når en elektrisk ladning er til stede, genereres et elektrisk felt rundt den. Et elektrisk felt er et vektorfelt hvis retning defineres som kraftens retning på en positiv ladning ved det punktet. Styrken av det elektriske feltet er proporsjonal med ladningens størrelse og omvendt proporsjonal med avstanden i kvadrat (Coulombs lov).
Coulombs lov: Coulombs lov beskriver interaksjonen mellom ladningene av to punkter i ro. Hvis to ladninger har samme fortegn (samme ladning), er det en støtekraft mellom dem; hvis ladningsfortegnene er motsatt (forskjellige ladninger), oppstår det en trekkekreft.
Interaksjon mellom magnetiske ladninger
Magnetisk felt: Når det er en elektrisk strøm (altså en bevegende ladning) til stede, dannes et magnetisk felt rundt den. Et magnetisk felt er også et vektorfelt, hvis retning defineres som kraftens retning på en positiv ladning i dens bevegelsesretning (Lorentz-kraft). Styrken av det magnetiske feltet er relatert til strømmens størrelse og retning, og er omvendt proporsjonal med avstanden i kvadrat.
Lorentz-kraft: Lorentz-kraften beskriver kraften som utøves på en ladet partikel når den beveger seg gjennom et magnetisk felt. Kraftens retning er vinkelrett på partikkelens bevegelsesretning og feltets retning.
Elektromagnetisk induksjon
Faradays lov om elektromagnetisk induksjon: Når et magnetisk felt endrer seg mens det passerer gjennom en lukket løkke, oppstår det en spenningskilde (EMF) i løkken, som fører til at en elektrisk strøm dannes. Dette fenomenet kalles elektromagnetisk induksjon.
Maxwells likninger: Maxwells likninger er det grunnleggende matematiske rammeverket for å beskrive oppførselen til elektromagnetiske felt. Disse likningene avslører den innebygde sammenhengen mellom elektriske og magnetiske felt, altså at et endrende elektrisk felt kan produsere et magnetisk felt, og et endrende magnetisk felt kan også produsere et elektrisk felt.
Elektromagnetiske bølger
Propagasjon av elektromagnetiske bølger: Elektromagnetiske bølger dannes av oscillerende elektriske og magnetiske felt som er vinkelrette på hverandre og vinkelrette på bølgens propagasjonsretning. Elektromagnetiske bølger kan reise gjennom vakuum med en hastighet lik lysets hastighet.
Enheten i elektromagnetiske krefter
Relativistiske effekter: I relativitetsrammen behandles elektriske og magnetiske felt som ulike aspekter av det samme fysiske fenomenet. Når referanserammen endres, kan elektriske og magnetiske felt transformeres til hverandre.
Oppsummering
Elektromagnetiske krefter er en betegnelse for både elektrisk interaksjon mellom ladninger og magnetisk interaksjon mellom magnetiske ladninger. De oppstår gjennom interaksjonen mellom elektriske og magnetiske felt, og kan beskrives av teorier som elektromagnetisk induksjon og Maxwells likninger. Elektromagnetiske krefter viser seg som interaksjon mellom elektriske og magnetiske felt på makroskopisk nivå, og som interaksjon mellom ladete partikler på mikroskopisk nivå. Elektromagnetiske krefter er en av de mest vanlige og viktigste kreftene i naturen, og har stor betydning for utviklingen av moderne vitenskap og teknologi samt dagligliv.
