15 Примери за приложения на електромагнетизма

Приложения на електромагнетизма

The електромагнетизъм е клон на физически който се приближава от обединяващата теория към областите както на електричеството, така и на магнетизма, до формулират една от четирите основни сили на Вселената, известни досега: електромагнетизъм. Другите основни сили (или фундаментални взаимодействия) са земно притегляне и силни и слаби ядрени взаимодействия.

Това за електромагнетизма е теория на полето, тоест базирана на физически величини вектор или тензор, които зависят от позицията в пространството и времето. Тя се основава на четири векторни диференциални уравнения (формулирани от Майкъл Фарадей и разработени за първи път от Джеймс Клерк Максуел, поради което те са кръстени като Уравнения на Максуел), които позволяват съвместно изследване на електрическо и магнитно поле, както и електрически ток, електрическа поляризация и магнитна поляризация.

От друга страна, електромагнетизмът е макроскопична теория. Това означава, че той изследва големи електромагнитни явления, приложими за голям брой частици и значителни разстояния, тъй като на атомно и молекулярно ниво отстъпва на друга дисциплина, известна като механика квантов.

Въпреки това, след квантовата революция на ХХ век, се предприема търсене на квантова теория на електромагнитното взаимодействие, като по този начин се поражда квантовата електродинамика.

Области на приложение на електромагнетизма

Тази област на физиката е ключова в развитието на многобройни дисциплини и технологии, по-специално инженерство и електроника, както и съхранението на електричество и дори използването му в области на здравеопазването, въздухоплаването или градското строителство.

Така наречената Втора индустриална революция или Технологична революция не би била възможна без завладяването на електричеството и електромагнетизма.

Примери за приложения на електромагнетизма

1. Печати. Механизмът на тези ежедневни джаджи включва циркулацията на електрически заряд през електромагнит, чието магнитно поле привлича чук. миниатюрен метал към камбана, прекъсвайки веригата и позволявайки й да се рестартира, така че чукът го удря многократно и произвежда звук което привлича вниманието ни.
2. Влакове с магнитно окачване. Вместо да се търкаля по релси като конвенционалните влакове, този ултратехнологичен модел влак се държи в магнитна левитация благодарение на мощните електромагнити, инсталирани в неговата част нисък. По този начин електрическото отблъскване между магнитите и метал на платформата, по която влакът циркулира, поддържа теглото на превозното средство във въздуха.
3. Електрически трансформатори. Трансформатор, онези цилиндрични устройства, които в някои страни виждаме на електропроводи, служат за контрол (увеличаване или намаляване) на напрежението на променлив ток. Те правят това чрез намотки, разположени около желязно ядро, чиито електромагнитни полета позволяват да се модулира интензивността на изходящия ток.
4. Електрически двигатели. Електродвигателите са електрически машини, които чрез въртене около оста се трансформират електроенергия в механична енергия. Тази енергия генерира движението на мобилния телефон. Действието му се основава на електромагнитните сили на привличане и отблъскване между магнит и намотка, през които циркулира електрически ток.
5. Динамо. Тези устройства се използват, за да се възползват от въртенето на колелата на превозно средство, като например автомобил, за да завърти магнит и да създаде магнитно поле, което подава променлив ток към макарите.
6. Телефон. Магията зад това ежедневно устройство не е нищо друго освен способността да преобразува звуковите вълни (като глас) в модулации на електромагнитно поле, което може да се предават, първоначално чрез кабел, на приемник от другия край, който е способен да разлее процеса и да възстанови съдържащите се звукови вълни електромагнитно.
7. Микровълнови печки. Тези уреди работят от генерирането и концентрацията на електромагнитни вълни върху храната. Тези вълни са подобни на тези, използвани за комуникация по радио, но с висока честота, която върти диплодите (магнитните частици) на храната с много високи скорости, тъй като те се опитват да се приведат в съответствие с полученото магнитно поле. Това движение е това, което генерира горещо.
8. Ядрено-магнитен резонанс (ЯМР). Това медицинско приложение на електромагнетизма е безпрецедентен напредък в здравето, тъй като позволява неинвазивно изследване на вътрешността на тялото на живи същества, от електромагнитната манипулация на съдържащите се в него водородни атоми, за да се генерира поле, интерпретирано от специализирани компютри.
9. Микрофони Тези толкова често срещани днес устройства работят благодарение на мембрана, привлечена от електромагнит, чиято чувствителност към звукови вълни им позволява да бъдат преобразувани в електрически сигнал. След това това може да се предаде и дешифрира дистанционно, или дори да се съхранява и възпроизвежда по-късно.
10. Мас спектрометри. Това е устройство, което позволява да се анализира състава на някои химични съединения с голяма точност, въз основа на магнитното разделяне на атоми които ги съставят чрез йонизация и четене от специализиран компютър.
11. Осцилоскопи. Електронни инструменти, чиято цел е да представят графично електрическите сигнали, които се различават във времето от даден източник. За това те използват координатна ос на екрана, чиито линии са продукт на измерването на напреженията от определения електрически сигнал. Те се използват в медицината за измерване на функциите на сърцето, мозъка или други органи.
12. Магнитни карти. Тази технология позволява съществуването на кредитни или дебитни карти, които имат магнитна лента поляризиран по определен начин, за да криптира информация въз основа на ориентацията на частиците му феромагнитни. Чрез въвеждане на информация в тях, определените устройства поляризират споменатите частици по специфичен начин, така че споменатата заповед след това може да бъде "прочетена" за извличане на информацията.
13. Цифрово съхранение на магнитни ленти. Ключов в света на компютрите и компютрите, той позволява да се съхраняват големи количества информация в магнитни дискове, чиито частици са поляризирани по специфичен начин и дешифрирани от система компютъризиран. Тези дискове могат да бъдат сменяеми, като писалки или вече несъществуващи флопи дискове, или могат да бъдат постоянни и по-сложни, като твърдите дискове.
14. Магнитни барабани. Този модел за съхранение на данни, популярен през 50-те и 60-те години, е една от първите форми на магнитно съхранение на данни. Това е кух метален цилиндър, който се върти с висока скорост, заобиколен от материал магнитни (железен оксид), при които информацията се отпечатва с помощта на поляризационна система кодиран. За разлика от дисковете, той нямаше четяща глава и това му позволяваше известна гъвкавост при извличането на информация.
15. Велосипедни светлини. Светлините, вградени в предната част на моторите, които се включват при движение, работят чрез завъртане на колело, към което е прикрепен магнит, чието завъртане създава магнитно поле и следователно скромен източник на електричество заместници. След това този електрически заряд се провежда към крушката и се преобразува в светлина.