L' électromagnétisme est une force des plus importantes, car avec la gravitation, le nucléaire fort et le nucléaire faible font partie des forces fondamentales de l'univers, qui sont celles qui ne peuvent être expliquées en termes de forces plus élémentaires. Cette force n'affecte que les corps chargés d'électricité, et est responsable des transformations chimiques et physiques des atomes et des molécules. L'électromagnétisme est présent au quotidien, à la fois dans les phénomènes naturels et artificiels.
Qu'est-ce que l'électromagnétisme
Table des matières
Lorsqu'on parle du terme électromagnétisme en physique, il se réfère à la conjonction de phénomènes électriques et magnétiques, ainsi qu'à l'interaction des deux forces. Cela a un effet sur les liquides, les gaz et les solides.
Dans la nature, l'électromagnétisme est présent dans des phénomènes tels que les ondes radio de la Voie lactée, le rayonnement infrarouge des corps à température ambiante, la lumière, le rayonnement ultraviolet dérivé du Soleil, le rayonnement gamma, les aurores boréales et australes, entre autres.
D'autre part, l'application de l'électromagnétisme dans la vie quotidienne est diversifiée. Tel est le cas de la boussole, dont le mouvement des aiguilles est généré par les principes magnétiques polaires et les principes électriques par l'interaction du mécanisme et du frottement qui en résulte. La cloche, la guitare électrique, le moteur électrique, les transformateurs, les micro-ondes, les clés USB, les microphones, les avions, les appareils photo numériques, les téléphones portables, les thermomètres, les plaques, les appareils à ultrasons, les modems, les tomographes, sont quelques-uns des objets les plus connus dans lesquels ce phénomène se produit et cela, dans des applications pratiques, illustre ce qu'est l'électromagnétisme.
Quel est le champ électromagnétique
C'est un champ physique sensoriel dans lequel interagissent des particules électriques produites par des corps ou des objets chargés électriquement. Dans un tel champ, il y a une quantité d'énergie électromagnétique. Mais pour mieux comprendre le concept, il est important de comprendre comment et pourquoi le champ électrique et le champ magnétique sont générés.
Le champ électrique a lieu lorsqu'il y a des différences de tension et plus la tension est élevée, plus le champ est important. C'est donc l'espace où agissent les forces électriques. Connaître la portée du champ électrique permettra de connaître le niveau d'intensité et ce qui se passe avec une charge dans une certaine partie du champ, sans savoir ce qui la cause.
Pour sa part, le champ magnétique provient des courants électriques, et plus le courant est important, plus le champ est important. C'est l'agitation que produit l' aimant dans la région qui l'entoure, comment il l'affecte et dans quelle direction. Il est représenté par des lignes de champ qui vont de l'extérieur du pôle nord au pôle sud de l'aimant, et à l'intérieur du pôle sud au pôle nord. Lesdites lignes ne se croiseront jamais, donc elles se séparent l'une de l'autre et de l'aimant, parallèles et tangentielles à la direction du champ aux points.
Quel est le spectre électromagnétique
C'est l' ensemble des énergies électromagnétiques des ondes, c'est-à-dire tous les rayonnements électromagnétiques allant de ceux de plus courte longueur d'onde (rayons X, rayons gamma), rayonnement ultraviolet, lumière et rayonnement infrarouge, à ceux de plus grande longueur (ondes radio).
Le spectre d'un objet ou d'un fluide sera la distribution caractéristique de son rayonnement électromagnétique. Il existe une théorie selon laquelle la limite de la longueur d'onde la plus courte est approximativement la longueur de Planck (une mesure de la longueur subatomique) et la limite supérieure de la longue longueur d'onde est la taille de l'univers lui-même, même si le spectre est continu et infini.
Équations de Maxwell
James Maxwell a réussi à formuler la théorie électromagnétique, y compris l'électricité, le magnétisme et la lumière comme différentes expressions du même phénomène. Cette hypothèse développée par le physicien s'appelait la théorie classique du rayonnement électromagnétique.
Depuis l'Antiquité, les scientifiques et les gens ont observé avec fascination des phénomènes électromagnétiques, tels que l'électrostatique, le magnétisme et d'autres manifestations dans ce domaine, mais ce n'est qu'au 19e siècle, lorsque grâce aux travaux de différents scientifiques, ils ont pu expliquer une partie des pièces qui composent le puzzle de l'électromagnétisme tel qu'il est connu aujourd'hui.
C'est Maxwell qui les a tous unifiés en quatre équations: la loi de Gauss, la loi de Gauss pour le champ magnétique, la loi de Faraday et la loi généralisée d'Ampère, qui ont aidé à définir ce qu'est l'électromagnétisme.
1. Loi de Gauss: décrit comment les charges affectent le champ électrique et établit que ces charges sont des sources de champ électrique tant qu'elles sont positives, ou en diminuent si elles sont négatives. Par conséquent, des charges similaires ont tendance à se repousser et des charges différentes ont tendance à attirer. Cette loi établit de la même manière que le champ électrique va s'affaiblir avec la distance sous la loi quadratique inverse (l'intensité est inversement proportionnelle au carré de la distance au centre d'origine), et lui confère des propriétés géométriques.
2. Loi du magnétisme de Gauss: déclare que ni sources ni puits n'existent dans le champ magnétique, par conséquent, il n'y a pas de charges magnétiques. En l'absence de sources et de puits, les champs magnétiques générés par les objets doivent se refermer sur eux-mêmes. C'est pourquoi, si un aimant était divisé en deux, le champ magnétique se fermera dans la zone où il a été coupé, donc deux aimants à deux pôles chacun seront créés. Cela suggère que les monopoles sur terre seraient impossibles.
3. Loi de Faraday: elle dit que si un champ magnétique change avec le temps, cela l'activera en se fermant. S'il augmente, le champ électrique sera orienté dans le sens des aiguilles d'une montre, et s'il diminue, il sera orienté dans le sens opposé. Il est alors vrai que non seulement les charges et les aimants peuvent influencer les champs, mais aussi les uns sur les autres, dans les deux sens.
Dans cette loi, on observe une induction électromagnétique, qui est la production de courants électriques par des champs magnétiques qui varient avec le temps. Ce phénomène produit une force ou tension électromotrice dans un corps exposé à un champ magnétique et, comme ledit objet est conducteur, le courant induit est produit.
4. Loi d'Ampère: explique qu'un champ électrique à charges mobiles (courant électrique) active le champ magnétique en se fermant. Le courant électrique est très utile, car avec lui des aimants artificiels peuvent être créés, en faisant passer ledit élément à travers une bobine et, ayant un champ magnétique, ce qui fait que plus l'intensité du courant est élevée, plus l'intensité sera amplifiée. intensité du champ magnétique. Ce type d'aimant est appelé électroaimant, et la plupart des champs magnétiques de la planète sont générés de cette manière.
Branches de l'électromagnétisme
Pour bien comprendre ce qu'est l'électromagnétisme, il faut comprendre les différentes manifestations de ces phénomènes électromagnétiques: électrostatique, magnétostatique, électrodynamique et magnétisme.
Électrostatique
L'électrostatique fait référence à l'étude des phénomènes électromagnétiques qui proviennent de corps chargés électriquement (il a un excès - charge positive - ou manque - charge négative - d'électrons dans les atomes qui le composent) au repos.
On sait que si les objets chargés d'électricité ont un excès d'électrons dans les atomes qui les composent, alors ils auront une charge positive et ils auront une charge négative lorsqu'ils seront déficients.
Ces corps exercent des forces les uns sur les autres. Lorsqu'un objet chargé est soumis à un champ appartenant à un autre objet chargé, il sera soumis à une force proportionnelle à l'amplitude de sa charge et à celle du champ à son emplacement. La polarité de la charge décidera si la force sera attractive (quand elles sont différentes) ou répulsive (quand elles sont identiques). L'électrostatique est utile pour l'étude et l'observation des orages électriques.
Le magnétisme
C'est le phénomène par lequel les corps s'attirent ou se repoussent selon le type de charge qu'ils ont. Tous les matériaux existants seront plus ou moins influencés selon leur composition, mais le seul aimant connu dans la nature est la magnétite (qui est un minéral composé de deux oxydes de fer et a la propriété d'attirer le fer, l' acier et autres organes).
Les aimants ont deux zones où les forces se manifestent avec une plus grande ampleur, situées aux extrémités et sont appelées pôles magnétiques (nord et sud).
La propriété fondamentale de l'interaction entre les aimants est que leurs pôles semblables se repoussent, tandis que les différents s'attirent. En effet, parce que cet effet est lié aux lignes de champ magnétique (du pôle nord au sud), et lorsque deux opposés s'approchent, les lignes sautent d'un pôle à l'autre (adhèrent), cet effet se réduira à mesure que la distance entre les deux est plus grand; Lorsque deux pôles égaux s'approchent, les lignes commencent à se comprimer vers le même pôle, et si elles sont comprimées, les lignes se dilatent, de sorte que les deux aimants ne peuvent pas s'approcher et se repousser.
Électrodynamique
Il étudie les phénomènes électromagnétiques des corps chargés en mouvement et des champs électriques et magnétiques variables. En son sein, il y a trois subdivisions: le classique, le relativiste et le quantique.
- Le classique comprend d'autres effets, tels que l'induction et le rayonnement électromagnétique, le magnétisme et l'induction et le moteur électrique.
- Le relativiste établit que, ayant un observateur s'éloignant de son référentiel, il mesurera différents effets électriques et magnétiques du même phénomène, puisque ni le champ électrique ni l'induction magnétique ne se comportent comme des grandeurs physiques vectorielles.
- Quantum, décrit l'interaction entre les bosons (particules qui portent l'interaction) et les fermions (particules qui transportent la matière), et est utilisé pour expliquer les structures atomiques et les relations entre les molécules complexes.
Magnétostatique
C'est l'étude des phénomènes physiques dans lesquels des champs magnétiques constants interviennent dans le temps, c'est-à-dire qu'ils ont été produits par des courants stationnaires. Cela comprend l'attraction que l'aimant et l'électroaimant ont sur le fer et différents métaux. Les phénomènes produits dans cette zone sont caractérisés par la création d'un champ magnétique autour du corps magnétisé qui perd de son intensité avec la distance.
Que sont les ondes électromagnétiques
Ce sont des ondes qui n'ont pas besoin de milieu matériel pour leur propagation, elles peuvent donc voyager dans le vide et à une vitesse constante de 299 792 kilomètres par seconde. Plusieurs exemples de ces types d'ondes sont la lumière, les micro-ondes, les rayons X et les émissions de télévision et de radio.
Les rayonnements du spectre électromagnétique présentent une diffraction (déviation lors de l'obtention d'un objet opaque) et des interférences (superposition d'ondes), qui sont les propriétés typiques du mouvement des ondes.
L'application des ondes électromagnétiques a eu un fort impact sur le monde des télécommunications en rendant possible la communication sans fil par ondes radio.
Qu'est-ce que le rayonnement électromagnétique
C'est la propagation de particules électriques et magnétiques oscillant, et où chacune génère un champ (électrique et magnétique). Ce rayonnement provoque des ondes qui peuvent se propager dans l'air et le vide: les ondes électromagnétiques.
