Электромагнетизмийн тодорхойлолт

این یک روش خوب برای تعریف الکترومغناطیس است - الکترومغناطیس شاخه‌ای از فیزیک است که به مطالعه نیروی الکترومغناطیسی می‌پردازد، نوعی تعامل فیزیکی که بین ذرات باردار الکتریکی رخ می‌دهد. نیروی الکترومغناطیسی توسط میدان‌های الکترومغناطیسی که شامل میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی هستند منتقل می‌شود و مسئول تابش الکترومغناطیسی مانند نور است.

چه کسی الکترومغناطیس را کشف کرد؟

در سال ۱۸۲۰، فیزیکدان دانمارکی هانس کریستین ائرستد کشف کرد که سوزن قطب‌نما در نزدیکی یک رساننده حامل جریان الکتریکی تحریک می‌شود. وقتی جریان متوقف می‌شد، سوزن قطب‌نما به موقعیت اصلی خود بازمی‌گشت. این کشف مهم رابطه‌ای بین الکتریسیته و مغناطیس نشان داد که منجر به ساخت الکترومغناطیس و به بسیاری از اختراعاتی شد که صنعت مدرن بر آن‌ها تکیه دارد.

اورستد کشف کرد که میدان مغناطیسی هیچ ارتباطی با رساننده‌ای که الکترون‌ها در آن حرکت می‌کردند نداشت، زیرا رساننده از مس غیرمغناطیسی ساخته شده بود. الکترون‌هایی که از طریق سیم حرکت می‌کردند، میدان مغناطیسی را حول رساننده ایجاد می‌کردند. چون میدان مغناطیسی همراه با ذره باردار است، جریان بزرگتر و میدان مغناطیسی بزرگتر خواهد بود. شکل ۱ میدان مغناطیسی حول یک سیم حامل جریان را نشان می‌دهد. یک سری دایره‌های همنهشت حول رساننده میدان را نشان می‌دهد که اگر تمام خطوط نشان داده شوند، به صورت استوانه‌ای پیوسته از چنین دایره‌هایی حول رساننده ظاهر می‌شود.

شکل ۱ - میدان مغناطیسی تشکیل شده حول یک رساننده که جریان در آن جریان دارد.

تا زمانی که جریان در رساننده جریان دارد، خطوط نیرو حول آن باقی می‌مانند. [شکل ۱۰-۲۶] اگر جریان کوچکی از طریق رساننده جریان داشته باشد، خطی از نیرو تا دایره A تمتد خواهد شد. اگر جریان افزایش یابد، خط نیرو اندازه خود را تا دایره B افزایش می‌دهد و افزایش بیشتر جریان آن را تا دایره C گسترش می‌دهد. همانطور که خط اصلی (دایره) از دایره A به B گسترش می‌یابد، یک خط نیروی جدید در دایره A ظاهر می‌شود. با افزایش جریان، تعداد دایره‌های نیرو افزایش می‌یابد و دایره‌های خارجی را از سطح رساننده حامل جریان دور می‌کند.

شکل ۲ - گسترش میدان مغناطیسی با افزایش جریان.

اگر جریان یک جریان مستقیم ثابت و بدون تغییر باشد، میدان مغناطیسی ثابت می‌ماند. وقتی جریان متوقف می‌شود، میدان مغناطیسی فرو می‌رود و مغناطیسیت حول رساننده ناپدید می‌شود.

سوزن قطب‌نما برای نشان دادن جهت میدان مغناطیسی حول یک رساننده حامل جریان استفاده می‌شود. شکل ۳ نمای A یک سوزن قطب‌نما را در موقعیت عمود بر و تقریباً یک اینچ از یک رساننده حامل جریان نشان می‌دهد. اگر جریانی جریان نداشت، سمت شمال‌جوی سوزن قطب‌نما به سمت قطب مغناطیسی زمین اشاره می‌کرد. وقتی جریان جریان دارد، سوزن در موقعیت عمود بر شعاعی کشیده شده از رساننده قرار می‌گیرد. چون سوزن قطب‌نما یک مغناطیس کوچک است با خطوط نیرویی که از جنوب به شمال در داخل فلز تمتد می‌شوند، آن را تا زمانی که جهت این خطوط با جهت خطوط نیرویی حول رساننده توافق کند، می‌چرخاند. هنگامی که سوزن قطب‌نما حول رساننده حرکت می‌کند، آن را در موقعیت عمود بر رساننده نگه می‌دارد که نشان می‌دهد میدان مغناطیسی حول یک رساننده حامل جریان دایره‌ای است. همانطور که در نمای B شکل ۳ نشان داده شده است، وقتی جهت جریان در رساننده معکوس می‌شود، سوزن قطب‌نما به سمت مخالف اشاره می‌کند که نشان می‌دهد میدان مغناطیسی جهت خود را معکوس کرده است.

شکل ۳ - میدان مغناطیسی حول یک رساننده حامل جریان.

یک روش برای تعیین جهت خطوط نیرویی وقتی جهت جریان شناخته شده است، در شکل ۴ نشان داده شده است. اگر رساننده را با دست چپ در دست گرفته و انگشت شست به سمت جریان اشاره کند، انگشتان دیگر به همان جهت خطوط میدان مغناطیسی حول رساننده قرار می‌گیرند. این را قانون دست چپ می‌نامند.