15 דוגמאות ליישומי אלקטרומגנטיות

יישומים של אלקטרומגנטיות

ה אלקטרומגנטיות הוא ענף של גוּפָנִי שמתקרב מתיאוריה מאחדת לתחומי החשמל והמגנטיות, אל לנסח אחד מארבעת כוחות היסוד של היקום שהיו ידועים עד כה: אלקטרומגנטיות. כוחות היסוד האחרים (או האינטראקציות היסודיות) הם כוח משיכה ואינטראקציות גרעיניות חזקות וחלשות.

זו של אלקטרומגנטיות היא תורת שדה, כלומר, מבוססת על גודל פיזי וֶקטוֹר אוֹ מוֹתֵחַ, שתלויים במיקום במרחב ובזמן. הוא מבוסס על ארבע משוואות דיפרנציאליות וקטוריות (שנוסחו על ידי מייקל פאראדיי ופותחו לראשונה על ידי ג'יימס פקיד מקסוול, ולכן הם הוטבלו כ משוואות מקסוול) המאפשרים מחקר משותף של שדות חשמליים ומגנטיים, כמו גם זרם חשמלי, קיטוב חשמלי וקיטוב מגנטי.

מצד שני, אלקטרומגנטיות היא תיאוריה מקרוסקופית. משמעות הדבר היא שהיא חוקרת תופעות אלקטרומגנטיות גדולות, החלות על מספר גדול של חלקיקים ו מרחקים ניכרים, שכן ברמה האטומית והמולקולרית זה מפנה את מקומו לדיסציפלינה אחרת, המכונה מכניקה קוונטית.

למרות זאת, לאחר המהפכה הקוונטית של המאה העשרים, נערך החיפוש אחר תורת קוונטים של אינטראקציה אלקטרומגנטית, ובכך הוליד אלקטרודינמיקה קוונטית.

אזורי יישום אלקטרומגנטיות

תחום פיסיקה זה היה מפתח בפיתוח תחומים רבים טכנולוגיות, בפרט הנדסה ואלקטרוניקה, כמו גם אחסון חשמל ואף שימוש בו בתחומי בריאות, אווירונאוטיקה או בנייה עירונית.

מה שנקרא המהפכה התעשייתית השנייה או המהפכה הטכנולוגית לא היו מתאפשרים ללא כיבוש החשמל והאלקטרומגנטיות.

דוגמאות ליישומים של אלקטרומגנטיות

1. בולים. המנגנון של הגאדג'טים היומיומיים הללו כרוך במחזור מטען חשמלי דרך אלקטרומגנט, שהשדה המגנטי שלו מושך אליו פטיש. מתכת זעירה לכיוון פעמון, קוטעת את המעגל ומאפשרת לו להפעיל מחדש, אז הפטיש מכה בו שוב ושוב מייצר את נשמע שתופס את תשומת ליבנו.
2. רכבות מתלה מגנטיות. במקום להתגלגל על ​​מסילות כמו רכבות קונבנציונליות, דגם הרכבות האולטרה-טכנולוגי הזה מוחזק בריחוף מגנטי בזכות אלקטרומגנטים חזקים המותקנים בחלקו נמוך יותר. לפיכך, הדחייה החשמלית בין המגנטים ל- מַתֶכֶת של הרציף עליו מסתובבת הרכבת שומר על משקל הרכב באוויר.
3. שנאים חשמליים. שנאי, אותם מכשירים גליליים שבמדינות מסוימות שאנו רואים בקווי חשמל, משמשים לשליטה (הגדלה או הקטנה) של מתח זרם חילופין. הם עושים זאת באמצעות סלילים המסודרים סביב ליבת ברזל, ששדותיה האלקטרומגנטיים מאפשרים לווסת את עוצמת הזרם היוצא.
4. מנועים חשמליים. מנועים חשמליים הם מכונות חשמל שעל ידי סיבוב סביב ציר הופכות כוח חשמלי באנרגיה מכנית. אנרגיה זו היא המחוללת את התנועה של הנייד. פעולתו מבוססת על כוחות המשיכה והדחייה האלקטרומגנטיים בין מגנט לסליל דרכו מסתובב זרם חשמלי.
5. דינמוס. מכשירים אלה משמשים לניצול סיבוב גלגלי הרכב, כגון א רכב, לסובב מגנט ולהפיק שדה מגנטי שמזין זרם חילופין ל הסלילים.
6. טֵלֵפוֹן. הקסם שמאחורי המכשיר היומיומי הזה הוא לא אחר מאשר היכולת להמיר גלי קול (כגון קול) לאפנון של שדה אלקטרומגנטי שיכול להיות מועבר, בתחילה באמצעות כבל, למקלט בקצה השני המסוגל לשפוך את התהליך ולשחזר את גלי הקול הכלולים אלקטרומגנטית.
7. תנורי מיקרוגל. מכשירים אלה פועלים מייצור וריכוז של גלים אלקטרומגנטיים על המזון. גלים אלה דומים לאלה המשמשים עבור תִקשׁוֹרֶת ברדיו, אך בתדירות גבוהה המסובבת את הדיפלודות (החלקיקים המגנטיים) של המזון במהירות גבוהה מאוד, כאשר הם מנסים ליישר קו עם השדה המגנטי שנוצר. תנועה זו היא המחוללת את חַם.
8. הדמיית תהודה מגנטית (MRI). יישום רפואי זה של אלקטרומגנטיות היווה התקדמות חסרת תקדים בבריאות, מכיוון שהוא מאפשר בחינה לא פולשנית של פנים גוף הגוף. יצורים חיים, ממניפולציה אלקטרומגנטית של אטומי המימן הכלולים בו, כדי לייצר שדה שניתן לפרש על ידי מחשבים מיוחדים.
9. מיקרופונים מכשירים אלה הנפוצים כיום פועלים בזכות דיאפרגמה הנמשכת על ידי אלקטרומגנט, שרגישותם לגלי קול מאפשרת לתרגם אותם לאות חשמלי. לאחר מכן ניתן להעביר ולפענח את זה מרחוק, או אפילו לאחסן ולהעתיק אותו מאוחר יותר.
10. ספקטרומטרים מסה. זהו מכשיר המאפשר לנתח הרכב של תרכובות כימיות מסוימות בדיוק רב, בהתבסס על ההפרדה המגנטית של אטומים המרכיבים אותם באמצעות יינון וקריאה באמצעות מחשב מיוחד.
11. אוסצילוסקופים. מכשירים אלקטרוניים שמטרתם לייצג גרפית את האותות החשמליים המשתנים בזמן, המגיעים ממקור ספציפי. לשם כך הם משתמשים בציר קואורדינטות על המסך שקוויו הם תוצר של מדידת המתחים מהאות החשמלי שנקבע. הם משמשים ברפואה למדידת תפקודי הלב, המוח או איברים אחרים.
12. קלפים מגנטיים. טכנולוגיה זו מאפשרת קיומם של כרטיסי אשראי או חיוב, בעלי פס מגנטי מקוטב בצורה נחושה, להצפנת מידע על בסיס כיוון החלקיקים שלו פרומגנטית. על ידי הכנסת מידע אליהם, המכשירים המיועדים מקטבים את החלקיקים האמורים בצורה ספציפית, כך שניתן יהיה לקרוא את הסדר האמור בכדי לאחזר את המידע.
13. אחסון דיגיטלי על קלטות מגנטיות. מפתח בעולם המחשוב והמחשבים, הוא מאפשר לאחסן כמויות גדולות של מידע דיסקים מגנטיים שחלקיקיהם מקוטבים בצורה ספציפית וניתנים לפענוח על ידי מערכת מְמוּחשָׁב. דיסקים אלה יכולים להיות נשלפים, כמו כונני עטים או דיסקטים תקועים כעת, או שהם יכולים להיות קבועים ומורכבים יותר, כמו כוננים קשיחים.
14. תופים מגנטיים. מודל אחסון נתונים זה, שהיה פופולרי בשנות החמישים והשישים, היה אחת הצורות הראשונות של אחסון נתונים מגנטי. זהו גליל מתכת חלול שמסתובב במהירות גבוהה, מוקף בחומר מגנטי (תחמוצת ברזל) בו המידע מודפס באמצעות מערכת קיטוב מוּצפָּן. שלא כמו הדיסקים, לא היה לו ראש קריאה וזה אפשר לו זריזות מסוימת באחזור המידע.
15. אורות אופניים. האורות המובנים בחלק הקדמי של האופניים, שנדלקים בעת תנועה, פועלים באמצעות סיבוב גלגל אליו מחובר מגנט שסיבובו מייצר שדה מגנטי ולכן מקור חשמל צנוע חלופי. מטען חשמלי זה מובל לאחר מכן אל הנורה ומתורגם לאור.