Co to jest teoria elektromagnetyczna?

Teoria specjalnej względności Einsteina opisuje magnetyzm jako produkt uboczny siły elektrycznej.Stąd te dwie siły można uznać za różne aspekty bardziej fundamentalnej siły, którą fizycy nazywają elektromagnetyzmem.Teoria elektromagnetyczna opisuje zbiór połączonych roszczeń naukowych używanych do odpowiedzi na pytania dotyczące tej siły.

Fizycy używają pól jako abstrakcji do opisania, w jaki sposób system wpływa na jego otoczenie.Pole elektryczne naładowanego obiektu reprezentuje siłę, którą wywierałby na naładowaną cząstkę.Pole jest silniejsze bliżej obiektu, ponieważ siła elektrostatyczna maleje wraz ze wzrostem odległości między dwoma ładunkami.Pola magnetyczne są podobnie zdefiniowane, z tym wyjątkiem, że opisują siłę wywieraną na poruszającą się naładowaną cząstkę.

Najbardziej podstawowymi pomysłami w teorii elektromagnetycznej są „zmieniające się pole elektryczne generuje pole magnetyczne” i „zmieniające się pole magnetyczne generuje pole magnetyczne”.Zasady te są określone ilościowo przez równania Maxwella, nazwane na cześć Jamesa urzędnika Maxwella, szkockiego fizyka i matematyka, którego praca w XIX wieku ustanowiła dyscyplinę poprzez rewolucjonizując sposób, w jaki fizycy opracowali światło.Równania Maxwella rzuciły również wcześniej znane relacje i mdash;Prawo Coulomba i prawo biot-savart mdash;do języka pól.

Naładowana cząstka generuje pole magnetyczne podczas poruszania się, ale pole magnetyczne jest prostopadłe do ruchu cząstki.Ponadto wpływ tego pola magnetycznego na drugi ruchomy ładunek jest prostopadły zarówno do pola, jak i ruchu drugiego ładunku.Te dwa fakty powodują, że nawet podstawowe problemy w elektromagnetyzmie wymagają złożonego, trójwymiarowego rozumowania.Historycznie rozwój wektorów w matematyce i nauk ścisłych zawdzięcza wiele jego postępów w pracy fizyków próbujących wyodrębnić i uprościć stosowanie teorii elektromagnetycznej.

W XIX wieku teoria elektromagnetyczna zmieniła sposób, w jaki fizycy rozumieli światło.Newton opisał światło pod względem cząstek zwanych ciałkami, ale Maxwell twierdził, że to przejaw pól elektrycznych i magnetycznych popychały się w przestrzeni.Zgodnie z tą koncepcją światło widzialne, promieniowanie rentgenowskie, radar i wiele innych zjawisk są z natury podobne, każda z nich jest kombinacją pól elektrycznych i magnetycznych zmieniających się przy innej częstotliwości.Naukowcy nazywają kontinuum wszystkich takich fal widmem elektromagnetycznym.

Sukces teorii elektromagnetycznej doprowadził do upadku reszty fizyki newtonowskiej w XX wieku.Einstein zdał sobie sprawę, że teoria Maxwella wymagała przestrzeni i czasu do współzależności, różnych współrzędnych czterowymiarowych czasów przestrzeni.Ponadto teoria względności Einsteina wykazała, że przestrzeń była zakrzywiona, a upływ czasu mierzony przez jednego obserwatora różni się od tego mierzonego przez inny.Wszystkie te odkrycia były całkowicie niezgodne z teorią ruchu Newtona.Zatem badanie elektromagnetyzmu spowodowało, że bezpośrednio lub pośrednio zmieniło sposób, w jaki fizycy rozumieją elektryczność, magnetyzm, światło, przestrzeń, czas i grawitację.