15 Exemple de aplicații de electromagnetism

Aplicații ale electromagnetismului

 electromagnetism este o ramură a fizic care abordează de la o teorie unificatoare câmpurile atât ale electricității, cât și ale magnetismului, la formulați una dintre cele patru forțe fundamentale ale universului cunoscute până acum: electromagnetism. Celelalte forțe fundamentale (sau interacțiuni fundamentale) sunt gravitatie și interacțiuni nucleare puternice și slabe.

Cea a electromagnetismului este o teorie a câmpului, adică bazată pe magnitudini fizice vector sau tensor, care depind de poziția în spațiu și timp. Se bazează pe patru ecuații diferențiale vectoriale (formulate de Michael Faraday și dezvoltate pentru prima dată de James Clerk Maxwell, motiv pentru care au fost botezate ca Ecuațiile Maxwell) care permit studiul în comun a câmpurilor electrice și magnetice, precum și a curentului electric, polarizarea electrică și polarizarea magnetică.

Pe de altă parte, electromagnetismul este o teorie macroscopică. Aceasta înseamnă că studiază fenomene electromagnetice mari, aplicabile unui număr mare de particule și distanțe considerabile, deoarece la nivel atomic și molecular cedează locul unei alte discipline, cunoscută sub numele de mecanică cuantic.

Chiar și așa, după revoluția cuantică din secolul al XX-lea, a fost întreprinsă căutarea unei teorii cuantice a interacțiunii electromagnetice, dând astfel naștere la electrodinamica cuantică.

Domenii de aplicare a electromagnetismului

Acest domeniu al fizicii a fost cheia în dezvoltarea a numeroase discipline și tehnologii, în special inginerie și electronică, precum și stocarea energiei electrice și chiar utilizarea acesteia în domenii de sănătate, aeronautică sau construcții urbane.

Așa-numita a doua revoluție industrială sau revoluție tehnologică nu ar fi fost posibilă fără cucerirea electricității și electromagnetismului.

Exemple de aplicații ale electromagnetismului

1. Timbre. Mecanismul acestor dispozitive de zi cu zi implică circulația unei sarcini electrice printr-un electromagnet, al cărui câmp magnetic atrage un ciocan. metal mic către un clopot, întrerupând circuitul și permițându-i să repornească, astfel încât ciocanul îl lovește în mod repetat și produce sunet care ne atrage atenția.
2. Trenuri cu suspensie magnetică. În loc să ruleze pe șine ca trenurile convenționale, acest model de tren ultra-tehnologic este ținut în levitație magnetică datorită electromagnetilor puternici instalați în partea sa inferior. Astfel, repulsia electrică dintre magneți și metal a peronului pe care circulă trenul menține greutatea vehiculului în aer.
3. Transformatoare electrice. Un transformator, acele dispozitive cilindrice pe care le vedem în unele țări pe liniile electrice, servesc pentru a controla (crește sau micșora) tensiunea unui curent alternativ. Acestea fac acest lucru prin bobine dispuse în jurul unui miez de fier, ale cărui câmpuri electromagnetice permit modularea intensității curentului de ieșire.
4. Motoare electrice. Motoarele electrice sunt mașini electrice care, prin rotirea în jurul unei axe, se transformă energie electrică în energie mecanică. Această energie este cea care generează mișcarea mobilului. Funcționarea sa se bazează pe forțele electromagnetice de atracție și repulsie dintre un magnet și o bobină prin care circulă un curent electric.
5. Dinamo. Aceste dispozitive sunt utilizate pentru a profita de rotația roților unui vehicul, cum ar fi un automobil, pentru a roti un magnet și a produce un câmp magnetic care alimentează curent alternativ către tambururile.
6. Telefon. Magia din spatele acestui dispozitiv de zi cu zi nu este alta decât capacitatea de a converti undele sonore (cum ar fi vocea) în modulații ale unui câmp electromagnetic care poate să fie transmis, inițial printr-un cablu, către un receptor aflat la celălalt capăt care este capabil să vărseze procesul și să recupereze undele sonore conținute electromagnetic.
7. Cuptoare cu microunde. Aceste aparate funcționează din generarea și concentrația undelor electromagnetice asupra alimentelor. Aceste unde sunt similare cu cele utilizate pentru comunicare prin radio, dar cu o frecvență ridicată care rotește diplodele (particulele magnetice) ale alimentelor la viteze foarte mari, în timp ce încearcă să se alinieze cu câmpul magnetic rezultat. Această mișcare este cea care generează Fierbinte.
8. Imagistica prin rezonanță magnetică (RMN). Această aplicație medicală a electromagnetismului a fost un avans fără precedent în sănătate, deoarece permite examinarea neinvazivă a interiorului corpului fiinte vii, din manipularea electromagnetică a atomilor de hidrogen conținuți în acesta, pentru a genera un câmp interpretabil de către computerele specializate.
9. Microfoane Aceste dispozitive atât de obișnuite astăzi funcționează datorită unei diafragme atrase de un electromagnet, a cărei sensibilitate la undele sonore le permite să fie traduse într-un semnal electric. Acest lucru poate fi apoi transmis și decriptat de la distanță, sau chiar stocat și reprodus ulterior.
10. Spectrometre de masă. Este un dispozitiv care permite analiza cu mare precizie a compoziției anumitor compuși chimici, pe baza separării magnetice a atomi care le compun, prin ionizarea și citirea lor de către un computer specializat.
11. Osciloscoape. Instrumente electronice al căror scop este de a reprezenta grafic semnalele electrice care variază în timp, provenind dintr-o anumită sursă. Pentru a face acest lucru, ei folosesc o axa de coordonate pe ecran ale cărei linii sunt produsul măsurării tensiunilor din semnalul electric determinat. Acestea sunt utilizate în medicină pentru a măsura funcțiile inimii, creierului sau ale altor organe.
12. Carduri magnetice. Această tehnologie permite existența cardurilor de credit sau de debit, care au o bandă magnetică polarizate într-un mod determinat, pentru a cripta informațiile pe baza orientării particulelor sale feromagnetic. Prin introducerea informațiilor în ele, dispozitivele desemnate polarizează particulele respective într-un mod specific, astfel încât respectiva ordine poate fi apoi „citită” pentru a prelua informațiile.
13. Stocare digitală pe benzi magnetice. Cheie în lumea computerelor și computerelor, permite stocarea unor cantități mari de informații în discuri magnetice ale căror particule sunt polarizate într-un mod specific și descifrabile de către un sistem computerizat. Aceste discuri pot fi detașabile, cum ar fi pen drive-urile sau acum dischetele defecte, sau pot fi permanente și mai complexe, cum ar fi hard disk-urile.
14. Tobe magnetice. Acest model de stocare a datelor, popular în anii 1950 și 1960, a fost una dintre primele forme de stocare magnetică a datelor. Este un cilindru metalic gol care se rotește la viteze mari, înconjurat de un material magnetic (oxid de fier) ​​în care informațiile sunt tipărite prin intermediul unui sistem de polarizare codificat. Spre deosebire de discuri, acesta nu avea un cap de citire și asta îi permitea o anumită agilitate în regăsirea informațiilor.
15. Luminile pentru biciclete. Luminile încorporate în partea din față a bicicletelor, care se aprind când se deplasează, funcționează prin rotirea roată de care este atașat un magnet, a cărui rotație produce un câmp magnetic și, prin urmare, o sursă modestă de electricitate supleanți. Această încărcare electrică este apoi condusă la bec și tradusă în lumină.