Τι είναι η ηλεκτρομαγνητική θεωρία;

Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν περιγράφει τον μαγνητισμό ως το υποπροϊόν της ηλεκτρικής δύναμης.Ως εκ τούτου, αυτές οι δύο δυνάμεις μπορούν να θεωρηθούν διαφορετικές πτυχές μιας πιο θεμελιώδους δύναμης, την οποία οι φυσικοί ονομάζουν ηλεκτρομαγνητισμό.Η ηλεκτρομαγνητική θεωρία περιγράφει μια συλλογή διασυνδεδεμένων επιστημονικών ισχυρισμών που χρησιμοποιούνται για να απαντήσουν σε ερωτήσεις σχετικά με αυτή τη δύναμη.

Οι φυσικοί χρησιμοποιούν πεδία ως αφαίρεση για να περιγράψουν πώς ένα σύστημα επηρεάζει το περιβάλλον του.Το ηλεκτρικό πεδίο ενός φορτισμένου αντικειμένου αντιπροσωπεύει τη δύναμη που θα ασκήσει σε ένα φορτισμένο σωματίδιο.Το πεδίο είναι ισχυρότερο πιο κοντά στο αντικείμενο, επειδή η ηλεκτροστατική δύναμη μειώνεται καθώς η απόσταση μεταξύ δύο φορτίων αυξάνεται.Τα μαγνητικά πεδία είναι παρομοίως καθορισμένα, εκτός από την περιγραφή της δύναμης που ασκείται σε ένα κινούμενο φορτισμένο σωματίδιο.

Οι πιο βασικές ιδέες στην ηλεκτρομαγνητική θεωρία είναι "ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο" και "ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο".Αυτές οι αρχές ποσοτικοποιούνται από τις εξισώσεις του Maxwell, που ονομάζονται για τον James Clerk Maxwell, τον σκωτσέζικο φυσικό και μαθηματικό, του οποίου το έργο του 19ου αιώνα καθιέρωσε την πειθαρχία με την επανάσταση του τρόπου με τον οποίο οι φυσικοί που σχεδίαζαν το φως.Οι εξισώσεις του Maxwell έριξαν επίσης γνωστές σχέσεις και mdash;Ο νόμος του Coulomb και ο νόμος Biot-Savart Mdash;στη γλώσσα των πεδίων.

Ένα φορτισμένο σωματίδιο παράγει ένα μαγνητικό πεδίο καθώς κινείται, αλλά το μαγνητικό πεδίο είναι κάθετο στην κίνηση του σωματιδίου.Επιπλέον, η επίδραση που έχει αυτό το μαγνητικό πεδίο σε ένα δεύτερο κινούμενο φορτίο είναι κάθετο τόσο στο πεδίο όσο και στην κίνηση του δεύτερου φορτίου.Αυτά τα δύο γεγονότα προκαλούν ακόμη και βασικά προβλήματα στον ηλεκτρομαγνητισμό να απαιτούν πολύπλοκη, τρισδιάστατη συλλογιστική.Ιστορικά, η ανάπτυξη των διανυσμάτων στα μαθηματικά και την επιστήμη οφείλει μεγάλο μέρος της προόδου της στο έργο των φυσικών που προσπαθούν να αφαιρεθούν και να απλοποιήσουν τη χρήση της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας.

Τον 19ο αιώνα, η ηλεκτρομαγνητική θεωρία άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο οι φυσικοί κατάλαβαν το φως.Ο Νεύτωνας είχε περιγράψει το φως από την άποψη των σωματιδίων που ονομάζονται corpuscles, αλλά ο Maxwell ισχυρίστηκε ότι ήταν η εκδήλωση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που έσπρωξαν ο ένας τον άλλον μέσω του χώρου.Σύμφωνα με αυτή τη σύλληψη, το ορατό φως, οι ακτίνες Χ, το ραντάρ και πολλά άλλα φαινόμενα είναι όλα εγγενώς παρόμοια, κάθε ένας συνδυασμός ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που κυμαίνονται σε διαφορετική συχνότητα.Οι επιστήμονες αποκαλούν τη συνέχεια όλων αυτών των κυμάτων το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Η επιτυχία της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας οδήγησε στην κατάρρευση της υπόλοιπης Νευτώνεια φυσικής τον 20ό αιώνα.Ο Αϊνστάιν συνειδητοποίησε ότι η θεωρία του Maxwell απαιτούσε χώρο και χρόνο σε αλληλένδετες, διαφορετικές συντεταγμένες ενός τετραδιάστατου χώρου.Επιπλέον, η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν έδειξε ότι ο χώρος ήταν καμπυλωτός και το πέρασμα του χρόνου που μετρήθηκε από έναν παρατηρητή διέφερε από εκείνο που μετρήθηκε από άλλο.Αυτές οι ανακαλύψεις ήταν όλες διεξοδικά ασυμβίβαστες με τη θεωρία της κίνησης του Νεύτωνα.Έτσι, η μελέτη του ηλεκτρομαγνητισμού έχει, άμεσα ή έμμεσα, μεταβάλλει τον τρόπο με τον οποίο οι φυσικοί κατανοούν τον ηλεκτρικό ρεύμα, τον μαγνητισμό, το φως, το χώρο, το χρόνο και τη βαρύτητα.