15 Voorbeelden van toepassingen van elektromagnetisme

Toepassingen van elektromagnetisme

De elektromagnetisme is een tak van de fysiek die vanuit een verenigende theorie de velden van zowel elektriciteit als magnetisme benadert, naar formuleer een van de vier fundamentele krachten van het universum die tot nu toe bekend zijn: de elektromagnetisme. De andere fundamentele krachten (of fundamentele interacties) zijn de zwaartekracht en sterke en zwakke nucleaire interacties.

Die van elektromagnetisme is een veldtheorie, dat wil zeggen gebaseerd op fysieke grootheden vector of tensor, die afhankelijk zijn van de positie in ruimte en tijd. Het is gebaseerd op vier vectordifferentiaalvergelijkingen (geformuleerd door Michael Faraday en voor het eerst ontwikkeld door James Clerk Maxwell, en daarom werden ze gedoopt als Maxwell-vergelijkingen) die de gezamenlijke studie van elektrische en magnetische velden mogelijk maken, evenals elektrische stroom, elektrische polarisatie en magnetische polarisatie.

Aan de andere kant is elektromagnetisme een macroscopische theorie. Dit betekent dat het grote elektromagnetische verschijnselen bestudeert, toepasbaar op grote aantallen deeltjes en aanzienlijke afstanden, omdat het op atomair en moleculair niveau plaats maakt voor een andere discipline, bekend als mechanica quantum.

Toch werd na de kwantumrevolutie van de twintigste eeuw de zoektocht naar een kwantumtheorie van elektromagnetische interactie ondernomen, waardoor de kwantumelektrodynamica ontstond.

Toepassingsgebieden van elektromagnetisme

Dit gebied van de natuurkunde is de sleutel geweest in de ontwikkeling van tal van disciplines en technologieën, met name engineering en elektronica, evenals de opslag van elektriciteit en zelfs het gebruik ervan op het gebied van gezondheid, luchtvaart of stedelijke constructie.

De zogenaamde Tweede Industriële Revolutie of Technologische Revolutie zou niet mogelijk zijn geweest zonder de verovering van elektriciteit en elektromagnetisme.

Voorbeelden van toepassingen van elektromagnetisme

1. Postzegels. Het mechanisme van deze alledaagse gadgets omvat de circulatie van een elektrische lading door een elektromagneet, waarvan het magnetische veld een hamer aantrekt. klein metaal naar een bel, waardoor het circuit wordt onderbroken en het opnieuw kan starten, zodat de hamer er herhaaldelijk op slaat en produceert de geluid dat trekt onze aandacht.
2. Magnetische ophangtreinen. In plaats van op rails te rollen zoals conventionele treinen, is dit ultratechnologische treinmodel wordt in magnetische levitatie gehouden dankzij krachtige elektromagneten die in zijn deel zijn geïnstalleerd lager. Dus de elektrische afstoting tussen de magneten en de metaal van het perron waarop de trein circuleert, houdt het gewicht van het voertuig in de lucht.
3. Elektrische transformatoren. Een transformator, die cilindrische apparaten die we in sommige landen op hoogspanningslijnen zien, dienen om de spanning van een wisselstroom te regelen (verhogen of verlagen). Dit doen ze door middel van spoelen die zijn aangebracht rond een ijzeren kern, waarvan de elektromagnetische velden het mogelijk maken de intensiteit van de uitgaande stroom te moduleren.
4. Elektrische motoren. Elektromotoren zijn elektrische machines die, door rond een as te draaien, transformeren elektrische energie in mechanische energie. Deze energie genereert de beweging van de mobiel. De werking ervan is gebaseerd op de elektromagnetische krachten van aantrekking en afstoting tussen een magneet en een spoel waardoor een elektrische stroom circuleert.
5. Dynamo's. Deze apparaten worden gebruikt om te profiteren van de rotatie van de wielen van een voertuig, zoals een auto, om een ​​magneet te draaien en een magnetisch veld te produceren dat wisselstroom voedt de rollen.
6. Telefoon. De magie achter dit alledaagse apparaat is niemand minder dan het vermogen om geluidsgolven (zoals spraak) om te zetten in modulaties van een elektromagnetisch veld dat kan worden verzonden, in eerste instantie via een kabel, naar een ontvanger aan de andere kant die het proces kan overslaan en de ingesloten geluidsgolven kan herstellen elektromagnetisch.
7. Microgolfovens. Deze apparaten werken vanuit de opwekking en concentratie van elektromagnetische golven op voedsel. Deze golven zijn vergelijkbaar met de golven die worden gebruikt voor de communicatie via de radio, maar met een hoge frequentie die de diplodes (magnetische deeltjes) van het voedsel met zeer hoge snelheden ronddraait, terwijl ze zich proberen uit te lijnen met het resulterende magnetische veld. Deze beweging genereert de heet.
8. Magnetische resonantie beeldvorming (MRI). Deze medische toepassing van elektromagnetisme is een ongekende vooruitgang in de gezondheid, omdat het een niet-invasief onderzoek van het inwendige van het lichaam van de levende wezens, van de elektromagnetische manipulatie van de waterstofatomen die erin zitten, om een ​​veld te genereren dat door gespecialiseerde computers kan worden geïnterpreteerd.
9. Microfoons Deze apparaten die tegenwoordig zo gewoon zijn, werken dankzij een diafragma dat wordt aangetrokken door een elektromagneet, waarvan de gevoeligheid voor geluidsgolven het mogelijk maakt ze in een elektrisch signaal om te zetten. Dit kan vervolgens op afstand worden verzonden en gedecodeerd, of zelfs later worden opgeslagen en gereproduceerd.
10. Massa spectrometers. Het is een apparaat waarmee de samenstelling van bepaalde chemische verbindingen met grote precisie kan worden geanalyseerd, gebaseerd op de magnetische scheiding van de atomen waaruit ze bestaan, door middel van hun ionisatie en uitlezing door een gespecialiseerde computer.
11. Oscilloscopen. Elektronische instrumenten die tot doel hebben de elektrische signalen die in de tijd variëren, afkomstig van een specifieke bron, grafisch weer te geven. Om dit te doen, gebruiken ze een coördinatenas op het scherm waarvan de lijnen het product zijn van de meting van de spanningen van het bepaalde elektrische signaal. Ze worden in de geneeskunde gebruikt om de functies van het hart, de hersenen of andere organen te meten.
12. Magnetische kaarten. Deze technologie maakt het bestaan ​​van creditcards of betaalpassen mogelijk, die een magnetische strip hebben op een bepaalde manier gepolariseerd, om informatie te versleutelen op basis van de oriëntatie van de deeltjes ferromagnetisch. Door er informatie in te brengen, polariseren de aangewezen apparaten de deeltjes op een specifieke manier, zodat de volgorde kan worden "gelezen" om de informatie op te halen.
13. Digitale opslag op magneetbanden. Sleutel in de wereld van computers en computers, het maakt het mogelijk om grote hoeveelheden informatie op te slaan in magnetische schijven waarvan de deeltjes op een specifieke manier zijn gepolariseerd en kunnen worden ontcijferd door een systeem gecomputeriseerd. Deze schijven kunnen verwijderbaar zijn, zoals pen-drives of inmiddels ter ziele gegane diskettes, of ze kunnen permanent en complexer zijn, zoals harde schijven.
14. Magnetische trommels. Dit model voor gegevensopslag, populair in de jaren vijftig en zestig, was een van de eerste vormen van magnetische gegevensopslag. Het is een holle metalen cilinder die met hoge snelheden ronddraait, omgeven door een materiaal magnetisch (ijzeroxide) waarin de informatie wordt afgedrukt door middel van een polarisatiesysteem gecodeerd. In tegenstelling tot de schijven had het geen leeskop en dat gaf het een zekere behendigheid bij het ophalen van informatie.
15. Fietsverlichting. De lichten die aan de voorkant van de fietsen zijn ingebouwd en die bij het rijden aangaan, werken door de wiel waaraan een magneet is bevestigd, waarvan de rotatie een magnetisch veld produceert en dus een bescheiden bron van elektriciteit plaatsvervangers. Deze elektrische lading wordt vervolgens naar de lamp geleid en omgezet in licht.