Wat is elektromagnetische theorie?

Einstein's speciale relativiteitstheorie beschrijft magnetisme als het bijproduct van elektrische kracht.Daarom kunnen deze twee krachten worden beschouwd als verschillende facetten van een meer fundamentele kracht, die natuurkundigen elektromagnetisme noemen.Elektromagnetische theorie beschrijft een verzameling onderling verbonden wetenschappelijke claims die worden gebruikt om vragen over deze kracht te beantwoorden.

Fysici gebruiken velden als abstracties om te beschrijven hoe een systeem zijn omgeving beïnvloedt.Het elektrische veld van een geladen object vertegenwoordigt de kracht die het op een geladen deeltje zou uitoefenen.Het veld is sterker dichter bij het object omdat de elektrostatische kracht afneemt naarmate de afstand tussen twee ladingen toeneemt.Magnetische velden worden op dezelfde manier gedefinieerd, behalve dat ze de kracht beschrijven die wordt uitgeoefend op een bewegend geladen deeltje.

De meest basale ideeën in elektromagnetische theorie zijn "een veranderend elektrisch veld genereert een magnetisch veld" en "een veranderend magnetisch veld genereert een magnetisch veld."Deze principes worden gekwantificeerd door de vergelijkingen van Maxwell, genoemd naar James Clerk Maxwell, de Schotse fysicus en wiskundige wiens werk in de 19e eeuw de discipline heeft vastgesteld door een revolutie te revolutioneren hoe fysici licht bedacht.De vergelijkingen van Maxwell casten ook voorheen bekende relaties mdash;De wet van Coulomb en de Biot-Savart Law Mdash;In de taal van velden.

Een geladen deeltje genereert een magnetisch veld terwijl het beweegt, maar het magnetische veld staat loodrecht op de beweging van het deeltje.Bovendien staat het effect dat dit magnetische veld heeft op een tweede bewegende lading loodrecht op zowel het veld als de beweging van de tweede lading.Deze twee feiten zorgen ervoor dat zelfs basisproblemen bij elektromagnetisme een complexe, driedimensionale redenering vereisen.Historisch gezien is de ontwikkeling van vectoren in wiskunde en wetenschap veel van haar vooruitgang te danken aan het werk van natuurkundigen die proberen het gebruik van elektromagnetische theorie te abstraheren en te vereenvoudigen.

In de 19e eeuw veranderde de elektromagnetische theorie hoe fysici licht begrepen.Newton had licht beschreven in termen van deeltjes genaamd corpuscles, maar Maxwell beweerde dat het de manifestatie was van elektrische en magnetische velden die elkaar door de ruimte duwden.Volgens deze conceptie zijn zichtbaar licht, röntgenfoto's, radar en vele andere fenomenen allemaal inherent vergelijkbaar, elk een combinatie van elektrische en magnetische velden variërend met een andere frequentie.Wetenschappers noemen het continuüm van al dergelijke golven het elektromagnetische spectrum.

Het succes van elektromagnetische theorie leidde tot de ineenstorting van de rest van de Newtoniaanse fysica in de 20e eeuw.Einstein besefte dat de theorie van Maxwell ruimte en tijd nodig had om onderling afhankelijke, verschillende coördinaten van een vierdimensionale ruimte-tijd te zijn.Bovendien toonde Einstein's relativiteitstheorie aan dat de ruimte was gebogen en het verstrijken van de tijd gemeten door de ene waarnemer verschilde van die gemeten door de andere.Deze ontdekkingen waren allemaal grondig onverenigbaar met de bewegingstheorie van Newton.Aldus heeft de studie van elektromagnetisme direct of indirect veranderd hoe fysici elektriciteit, magnetisme, licht, ruimte, tijd en zwaartekracht begrijpen.