elektromagnetisme

Fysiek

2022

We leggen uit wat elektromagnetisme is en wat enkele toepassingen ervan zijn. Ook de geschiedenis en voorbeelden.

Elektromagnetisme bestudeert de relatie tussen elektrische en magnetische verschijnselen.

Wat is elektromagnetisme?

Elektromagnetisme is de tak van defysiek die de relaties tussen elektrische en magnetische verschijnselen bestudeert, dat wil zeggen, de interacties tussen deeltjes geladen en elektrische velden ja magnetisch.

In 1821 werden de fundamenten van het elektromagnetisme bekend gemaakt met het wetenschappelijke werk van de Brit Michael Faraday, wat aanleiding gaf tot deze discipline. In 1865 formuleerde de Schot James Clerk Maxwell de vier "Maxwell-vergelijkingen" die elektromagnetische verschijnselen volledig beschrijven.

Toepassingen van elektromagnetisme

Kompassen werken door elektromagnetisme.

Elektromagnetische verschijnselen hebben zeer belangrijke toepassingen in disciplines zoals engineering,elektronica, deGezondheid, luchtvaart of civiele bouw, onder andere. Ze verschijnen in het dagelijks leven, bijna zonder het te beseffen, in kompassen, luidsprekers, deurbellen, magnetische kaarten, harde schijven.

De belangrijkste toepassingen van elektromagnetisme worden gebruikt in:

Experimenten met elektromagnetisme

Door eenvoudige experimenten is het mogelijk om enkele elektromagnetische verschijnselen te begrijpen, zoals:

De elektromotor. Om een ​​experiment uit te voeren dat een basisidee laat zien van hoe een elektromotor werkt, hebben we nodig:

    • EEN magneet
    • EEN batterij AAA
    • Een schroef
    • Een stuk elektrische kabel van 20 cm lang
  • Eerste stap. Laat de punt van de schroef op de negatieve pool van de batterij rusten en laat de magneet op de kop van de schroef rusten. Je kunt zien hoe de elementen elkaar aantrekken door de magnetisme.
  • Tweede stap. Verbind de uiteinden van de kabel met de positieve pool van de batterij en met de magneet (die samen met de schroef op de negatieve pool van de batterij zit).
  • Resultaat. Het batterij-schroef-magneet-kabel circuit wordt verkregen waardoor a elektrische stroom dat door het magnetische veld gaat dat door de magneet wordt gecreëerd, en het roteert met hoge snelheid als gevolg van a kracht tangentiële constante genaamd "Lorentz-kracht". Integendeel, als je de stukken probeert te verbinden door de polen van de batterij om te draaien, stoten de elementen elkaar af.

De kooi van Faraday. Hieronder is een gedetailleerde experiment die het mogelijk maakt te begrijpen hoe elektromagnetische golven in elektronische apparaten stromen. Daarvoor zijn de volgende zaken nodig:

    • Een op batterijen werkende draagbare radio of mobiele telefoon
    • Een metalen rooster met gaten niet groter dan 1 cm
    • Tang of schaar om het rooster door te knippen
    • Kleine stukjes draad om het gaas te bevestigen
    • Aluminiumfolie (misschien niet nodig)
  • Eerste stap. Knip een rechthoekig stuk draadgaas van 20 cm hoog en 80 cm lang, zodat een cilinder kan worden gemonteerd.
  • Tweede stap. Snijd nog een cirkelvormig stuk draadgaas met een diameter van 25 cm (de diameter moet voldoende zijn om de cilinder te bedekken).
  • Derde stap. Verbind de uiteinden van de rechthoek van het metalen rooster zodat er een cilinder ontstaat en zet de uiteinden vast met stukjes draad.
  • Vierde stap. Plaats de ingeschakelde radio in de metalen cilinder en bedek de cilinder met de metalen roostercirkel.
  • Resultaat. De radio stopt met spelen omdat elektromagnetische golven van buiten niet door de metaal.
    Als in plaats van een radio aan, een mobiele telefoon wordt geplaatst en dat nummer wordt gebeld om het te laten rinkelen, zal het gebeuren dat het niet overgaat. In het geval dat het overgaat, moet u een dikker metalen rooster en kleinere gaten gebruiken, of de mobiele telefoon in aluminiumfolie wikkelen. Iets soortgelijks gebeurt bij het praten op de mobiele telefoon en het betreden van een lift, waardoor het signaal wegvalt, is het effect van de "kooi van Faraday".

Waar is elektromagnetisme voor?

Elektromagnetisme maakt het gebruik van apparaten zoals magnetrons of televisie mogelijk.

Elektromagnetisme is erg handig voor de mens aangezien er talloze toepassingen zijn waarmee u aan uw behoeften kunt voldoen. Veel instrumenten die dagelijks worden gebruikt, werken vanwege elektromagnetische effecten. De elektrische stroom die bijvoorbeeld door alle connectoren in een huis circuleert, zorgt voor meerdere toepassingen (de magnetron, de ventilator, de blender, de TV, decomputer) die werken vanwege elektromagnetisme.

Magnetisme en elektromagnetisme

Magnetisme is het fenomeen dat de aantrekkingskracht of afstoting tussen magnetische materialen en bewegende ladingen verklaart.

Elektromagnetisme houdt in:fysieke verschijnselen geproduceerd door elektrische ladingen in rust of inbeweging, die aanleiding geven tot elektrische, magnetische of elektromagnetische velden, en die materie aantasten die zich in eengasvormig, vloeistof jastevig.

Voorbeelden van elektromagnetisme

De deurbel werkt door middel van een elektromagneet die een elektrische lading ontvangt.

Er zijn talloze voorbeelden van elektromagnetisme en een van de meest voorkomende zijn:

  • De bel. Het is een apparaat dat een geluidssignaal kan genereren bij het indrukken van een schakelaar. Het werkt via een elektromagneet die eenelektrische lading, dat een magnetisch veld (een magneeteffect) genereert dat een kleine hamer aantrekt die tegen het metalen oppervlak slaat en eengeluid.
  • De magnetische levitatietrein. In tegenstelling tot de trein die wordt aangedreven door een elektrische locomotief die op rails rijdt, is dit een vervoermiddel dat wordt ondersteund en voortgestuwd door de kracht van magnetisme en door de krachtige elektromagneten in het onderste deel.
  • De elektrische transformator. Het is een elektrisch apparaat waarmee u deSpanning (of de spanning) van een wisselstroom.
  • De elektromotor. Het is een apparaat dat deelektrische energie in mechanische energie, die beweging produceren door de werking van de magnetische velden die binnenin worden gegenereerd.
  • De dynamo. Het is een elektrische generator die de mechanische energie van een roterende beweging gebruikt en omzet in elektrische energie.
  • De magnetron. Het is een elektrische oven die elektromagnetische straling genereert met de frequentie van microgolven. Deze stralingen trillen de moleculen vanWater die de bezitten voedsel, die snel warmte produceert, voedsel koken.
  • Magnetische resonantie beeldvorming. Het is een medische test waarmee beelden van de structuur en samenstelling van een organisme worden verkregen. Het bestaat uit de interactie van een magnetisch veld gecreëerd door een machine, de magnetische resonator (die werkt als een magneet), en deatomen van waterstof in het lichaam van de persoon. Deze atomen worden aangetrokken door het "magneeteffect" van het apparaat en genereren een elektromagnetisch veld dat wordt vastgelegd en weergegeven in afbeeldingen.
  • De microfoon. Het is een apparaat dat de akoestische energie (geluid) en zet het om in elektrische energie. Het doet dit door een membraan (of diafragma) dat wordt aangetrokken door een magneet in een magnetisch veld en dat een elektrische stroom produceert die evenredig is met het ontvangen geluid.
  • Planeet aarde. Onze planeet werkt als een gigantische magneet vanwege het magnetische veld dat wordt gegenereerd in de kern (bestaande uit metalen zoals ijzer, nikkel). Beweging vanRotatie van de aarde genereert een stroom geladen deeltjes (de elektronen van de atomen van de aardkern). Deze stroom produceert een magnetisch veld dat zich enkele kilometers boven het aardoppervlak uitstrekt en dat schadelijke zonnestraling afstoot.

Geschiedenis van elektromagnetisme

  • 600 v.Chr De Griekse Thales van Milete merkte op dat wanneer het over een stuk barnsteen wreef, het werd opgeladen en in staat was om stukjes stro of veren aan te trekken.
  • 1820. De Deen Hans Christian Oersted voerde een experiment uit dat voor het eerst de verschijnselen elektriciteit en magnetisme verenigde. Het bestond uit het dicht bij een geleider brengen van een gemagnetiseerde naald waardoor een elektrische stroom circuleerde. De naald bewoog op een manier die de aanwezigheid van een magnetisch veld in de geleider aantoonde.
  • 1826. De Fransman André-Marie Ampère ontwikkelde de theorie die de interactie tussen elektriciteit en magnetisme verklaart, de zogenaamde "elektrodynamica". Bovendien was hij de eerste die elektrische stroom als zodanig noemde en de intensiteit van de stroom ervan meten.
  • 1831. De Britse natuurkundige en scheikundige, Michael Faraday, ontdekte de wetten van elektrolyse en elektromagnetische inductie.
  • 1865. De Schot James Clerk Maxwell introduceerde de grondbeginselen van elektromagnetisme door de vier "Maxwell-vergelijkingen" te formuleren die elektromagnetische verschijnselen beschrijven.
!-- GDPR -->