Was ist die elektromagnetische Theorie?

Einsteins Theorie der besonderen Relativität beschreibt Magnetismus als Nebenprodukt der elektrischen Kraft.Daher können diese beiden Kräfte als verschiedene Facetten einer grundlegenderen Kraft angesehen werden, die Physiker Elektromagnetismus bezeichnen.Die elektromagnetische Theorie beschreibt eine Sammlung miteinander verbundener wissenschaftlicher Ansprüche, die zur Beantwortung von Fragen zu dieser Kraft verwendet werden.

Physiker verwenden Felder als Abstraktionen, um zu beschreiben, wie sich ein System auf seine Umgebung auswirkt.Das elektrische Feld eines geladenen Objekts repräsentiert die Kraft, die es auf einem geladenen Teilchen ausüben würde.Das Feld ist näher am Objekt stärker, da die elektrostatische Kraft mit zunehmendem Abstand zwischen zwei Ladungen abnimmt.Magnetfelder sind ähnlich definiert, außer dass sie die auf einem sich bewegenden geladene Teilchen ausgeübte Kraft beschreiben.

Die grundlegendsten Ideen in der elektromagnetischen Theorie sind „ein sich ändernes elektrisches Feld erzeugt ein Magnetfeld“ und „ein sich ändernes Magnetfeld erzeugt ein Magnetfeld“.Diese Prinzipien werden von Maxwells Gleichungen quantifiziert, benannt nach James Clerk Maxwell, dem schottischen Physiker und Mathematiker, dessen Arbeit im 19. Jahrhundert die Disziplin etablierte, indem sie revolutioniert, wie Physiker von Licht konzipiert wurden.Maxwells Gleichungen besuchten auch bisher bekannte Beziehungen mdash;Coulombs Gesetz und das Biot-Savart Law Mdash;In die Sprache der Felder.

Ein geladenes Partikel erzeugt ein Magnetfeld, wenn es sich bewegt, aber das Magnetfeld ist senkrecht zur Bewegung des Partikels.Darüber hinaus ist der Effekt, den dieses Magnetfeld auf eine zweite Bewegungsladung hat, sowohl senkrecht zum Feld als auch zur Bewegung der zweiten Ladung.Diese beiden Fakten verursachen sogar grundlegende Probleme im Elektromagnetismus, um komplexes, dreidimensionales Denken zu erfordern.Historisch gesehen schuldet die Entwicklung von Vektoren in Mathematik und Wissenschaft einen Großteil seiner Fortschritte der Arbeit von Physikern, die versuchen, die Verwendung der elektromagnetischen Theorie abstrahieren und zu vereinfachen.

Im 19. Jahrhundert veränderte die elektromagnetische Theorie die Art und Weise, wie Physiker Licht verstanden haben.Newton hatte Licht in Bezug auf Partikel beschrieben, die als Korpuskeln bezeichnet wurden, aber Maxwell behauptete, es sei die Manifestation von elektrischen und magnetischen Feldern, die sich gegenseitig durch den Raum schieben.Nach dieser Konzeption sind sichtbares Licht, Röntgenstrahlen, Radar und viele andere Phänomene von Natur aus ähnlich, jeweils eine Kombination von elektrischen und magnetischen Feldern, die bei einer anderen Frequenz variieren.Wissenschaftler nennen das Kontinuum all dieser Wellen das elektromagnetische Spektrum.

Der Erfolg der elektromagnetischen Theorie führte zum Zusammenbruch des Restes der Newtonschen Physik im 20. Jahrhundert.Einstein erkannte, dass Maxwells Theorie Raum und Zeit für voneinander abhängige, unterschiedliche Koordinaten einer vierdimensionalen Raumzeit erforderte.Darüber hinaus zeigte Einsteins Relativitätstheorie, dass der Raum gekrümmt war und der durch einen Beobachter gemessene Zeitablauf von dem von einem anderen gemessen wurde.Diese Entdeckungen waren alle mit Newtons Bewegungstheorie inkompatibel.Daher hat die Untersuchung des Elektromagnetismus direkt oder indirekt verändert, wie Physiker Elektrizität, Magnetismus, Licht, Raum, Zeit und Schwerkraft verstehen.