15 أمثلة على تطبيقات الكهرومغناطيسية

تطبيقات الكهرومغناطيسية

ال الكهرومغناطيسية هو فرع من جسدي - بدني التي تقترب من نظرية موحدة في مجالات كل من الكهرباء والمغناطيسية ، إلى صياغة واحدة من أربع قوى أساسية للكون معروفة حتى الآن: ال الكهرومغناطيسية. القوى الأساسية الأخرى (أو التفاعلات الأساسية) هي الجاذبية والتفاعلات النووية القوية والضعيفة.

إن نظرية الكهرومغناطيسية هي نظرية مجال ، أي تعتمد على المقادير الفيزيائية المتجه أو موتر، والتي تعتمد على الموقع في المكان والزمان. وهي تستند إلى أربع معادلات تفاضلية متجهية (صاغها مايكل فاراداي وطورها لأول مرة جيمس كلارك ماكسويل ، ولهذا السبب تم تعميدهم باسم معادلات ماكسويل) التي تسمح بالدراسة المشتركة للمجالات الكهربائية والمغناطيسية ، وكذلك التيار الكهربائي والاستقطاب الكهربائي والاستقطاب المغناطيسي.

من ناحية أخرى ، فإن الكهرومغناطيسية هي نظرية ماكروسكوبية. هذا يعني أنه يدرس ظواهر كهرومغناطيسية كبيرة تنطبق على أعداد كبيرة من الجسيمات و مسافات كبيرة ، حيث أنه على المستويين الذري والجزيئي يفسح المجال لمجال آخر يعرف باسم الميكانيكا الكم.

ومع ذلك ، بعد الثورة الكمومية في القرن العشرين ، تم البحث عن نظرية الكم للتفاعل الكهرومغناطيسي ، مما أدى إلى ظهور الديناميكا الكهربية الكمومية.

مجالات تطبيق الكهرومغناطيسية

كان هذا المجال من الفيزياء مفتاحًا لتطوير العديد من التخصصات و التقنيات، ولا سيما الهندسة والإلكترونيات ، وكذلك تخزين الكهرباء وحتى استخدامها في مجالات الصحة والطيران أو البناء الحضري.

ما يسمى بالثورة الصناعية الثانية أو الثورة التكنولوجية لم تكن لتتحقق لولا غزو الكهرباء والكهرومغناطيسية.

أمثلة على تطبيقات الكهرومغناطيسية

1. طوابع بريدية. تتضمن آلية هذه الأدوات اليومية تدوير شحنة كهربائية عبر مغناطيس كهربائي يجذب مجاله المغناطيسي مطرقة. معدن صغير باتجاه الجرس ، يقطع الدائرة ويسمح لها بإعادة التشغيل ، لذلك تضربها المطرقة بشكل متكرر و تنتج ال يبدو الذي يلفت انتباهنا.
2. قطارات التعليق المغناطيسي. بدلاً من التدحرج على القضبان مثل القطارات التقليدية ، نموذج القطار فائق التقنية هذا مثبت في ارتفاع مغناطيسي بفضل المغناطيسات الكهربائية القوية المثبتة في جانبه أدنى. وبالتالي ، فإن التنافر الكهربائي بين المغناطيس و فلز من المنصة التي يدور القطار عليها يحافظ على وزن المركبة في الهواء.
3. محولات كهربائية. المحولات ، تلك الأجهزة الأسطوانية التي نراها في بعض البلدان على خطوط الكهرباء ، تعمل على التحكم في (زيادة أو تقليل) جهد التيار المتردد. يفعلون ذلك من خلال ملفات مرتبة حول قلب حديدي ، تسمح مجالاته الكهرومغناطيسية بتعديل شدة التيار الخارج.
4. محركات كهربائية. المحركات الكهربائية هي آلات كهربائية تقوم بالتحويل عن طريق الدوران حول محور الطاقة الكهربائية في الطاقة الميكانيكية. هذه الطاقة هي التي تولد حركة الجوال. يعتمد تشغيله على القوى الكهرومغناطيسية للجذب والتنافر بين المغناطيس والملف الذي يدور من خلاله تيار كهربائي.
5. دينامو. تُستخدم هذه الأجهزة للاستفادة من دوران عجلات السيارة ، مثل a السيارات ، لتدوير المغناطيس وإنتاج مجال مغناطيسي يغذي التيار المتردد إليه البكرات.
6. هاتف. السحر الكامن وراء هذا الجهاز اليومي ليس سوى القدرة على تحويل الموجات الصوتية (مثل الصوت) إلى تعديلات في مجال كهرومغناطيسي يمكنه يتم إرسالها ، في البداية عن طريق كابل ، إلى جهاز استقبال في الطرف الآخر قادر على إراقة العملية واستعادة الموجات الصوتية الموجودة كهرومغناطيسيًا.
7. أفران الميكروويف. تعمل هذه الأجهزة من توليد وتركيز الموجات الكهرومغناطيسية على الطعام. هذه الموجات مماثلة لتلك المستخدمة في الاتصالات عن طريق الراديو ، ولكن بتردد عالٍ يقوم بتدوير الدبلومات (الجسيمات المغناطيسية) للطعام بسرعات عالية جدًا ، حيث يحاولون مواءمة أنفسهم مع المجال المغناطيسي الناتج. هذه الحركة هي ما يولد الحار.
8. التصوير بالرنين المغناطيسي (مري). يعد هذا التطبيق الطبي للكهرومغناطيسية تقدمًا غير مسبوق في الصحة ، حيث يتيح الفحص غير الجراحي للجزء الداخلي من جسم كائنات حية، من التلاعب الكهرومغناطيسي لذرات الهيدروجين الموجودة فيه ، لتوليد مجال يمكن تفسيره بواسطة أجهزة كمبيوتر متخصصة.
9. ميكروفونات تعمل هذه الأجهزة الشائعة اليوم بفضل الحجاب الحاجز الذي يجتذبه مغناطيس كهربائي ، حيث تسمح حساسيته للموجات الصوتية بترجمتها إلى إشارة كهربائية. يمكن بعد ذلك نقلها وفك تشفيرها عن بُعد ، أو حتى تخزينها وإعادة إنتاجها لاحقًا.
10. مطياف الكتلة. إنه جهاز يسمح بتحليل تركيبة بعض المركبات الكيميائية بدقة كبيرة ، بناءً على الفصل المغناطيسي للمركب ذرات التي تتكون منها ، عن طريق تأينها وقراءتها بواسطة كمبيوتر متخصص.
11. راسمات الذبذبات. الأجهزة الإلكترونية التي يتمثل الغرض منها في تمثيل الإشارات الكهربائية المتغيرة بمرور الوقت والقادمة من مصدر محدد بيانياً. للقيام بذلك ، يستخدمون محور إحداثيات على الشاشة تكون خطوطه نتاج قياس الفولتية من الإشارة الكهربائية المحددة. يتم استخدامها في الطب لقياس وظائف القلب أو الدماغ أو الأعضاء الأخرى.
12. البطاقات الممغنطة. تسمح هذه التقنية بوجود بطاقات ائتمان أو بطاقة خصم تحتوي على شريط مغناطيسي مستقطبة بطريقة محددة ، لتشفير المعلومات بناءً على اتجاه جسيماتها مغنطيسية. من خلال إدخال المعلومات فيها ، تستقطب الأجهزة المحددة الجسيمات المذكورة بطريقة محددة ، بحيث يمكن "قراءة" هذا الترتيب لاسترداد المعلومات.
13. تخزين رقمي على شرائط مغناطيسية. مفتاح في عالم الحوسبة وأجهزة الكمبيوتر ، فهو يسمح بتخزين كميات كبيرة من المعلومات في الأقراص المغناطيسية التي يتم استقطاب جسيماتها بطريقة معينة ويمكن فك شفرتها بواسطة نظام محوسبة. يمكن أن تكون هذه الأقراص قابلة للإزالة ، مثل محركات الأقراص أو الأقراص المرنة البالية ، أو يمكن أن تكون دائمة وأكثر تعقيدًا ، مثل محركات الأقراص الثابتة.
14. براميل مغناطيسية. كان نموذج تخزين البيانات هذا ، الشائع في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، أحد الأشكال الأولى لتخزين البيانات المغناطيسية. وهي عبارة عن أسطوانة معدنية مجوفة تدور بسرعات عالية وتحيط بها مادة مغناطيسي (أكسيد الحديد) يتم فيه طباعة المعلومات عن طريق نظام الاستقطاب مشفر. على عكس الأقراص ، لم يكن بها رأس قراءة وهذا سمح لها ببعض المرونة في استرجاع المعلومات.
15. أضواء الدراجة. تعمل الأضواء المدمجة في مقدمة الدراجات ، والتي تضاء عند الحركة ، عن طريق تدوير العجلة التي يتصل بها المغناطيس ، والتي ينتج عن دورانها مجال مغناطيسي وبالتالي مصدر متواضع للكهرباء مناوبين. يتم بعد ذلك توصيل هذه الشحنة الكهربائية إلى المصباح وترجمتها إلى ضوء.