La relation entre l'électricité et le magnétisme

L'électricité et le magnétisme sont des phénomènes distincts mais interconnectés associés à la force électromagnétique. Ensemble, ils forment la base de électromagnétisme, une discipline clé de la physique.

Points clés à retenir: électricité et magnétisme

À l'exception du comportement dû à la la force de la gravité, presque chaque occurrence dans la vie quotidienne provient de la force électromagnétique. Il est responsable des interactions entre les atomes et du flux entre la matière et l'énergie. L'autre forces fondamentales sont les force nucléaire faible et forte, qui régissent la désintégration radioactive et la formation de noyaux atomiques.

Étant donné que l'électricité et le magnétisme sont extrêmement importants, c'est une bonne idée de commencer par une compréhension de base de ce qu'ils sont et de leur fonctionnement.

L'électricité est le phénomène associé aux charges électriques fixes ou mobiles. La source de la charge électrique pourrait être une particule élémentaire, un électron (qui a une charge négative), un proton (qui a une charge positive), un ion ou tout autre corps plus gros qui a un déséquilibre positif et négatif charge. Les charges positives et négatives s'attirent (par exemple, les protons sont attirés par les électrons), tandis que comme les charges se repoussent (par exemple, les protons repoussent les autres protons et les électrons repoussent les autres électrons).

Des exemples familiers d'électricité comprennent la foudre, courant électrique à partir d'une prise ou d'une batterie, et de l'électricité statique. Commun Unités SI d'électricité comprennent l'ampère (A) pour le courant, le coulomb (C) pour la charge électrique, le volt (V) pour la différence de potentiel, ohm (Ω) pour la résistance et le watt (W) pour la puissance. Une charge ponctuelle stationnaire a un champ électrique, mais si la charge est mise en mouvement, elle génère également un champ magnétique.

Le magnétisme est défini comme le phénomène physique produit par le déplacement d'une charge électrique. De plus, un champ magnétique peut induire le déplacement de particules chargées, produisant un courant électrique. Une onde électromagnétique (comme la lumière) a à la fois une composante électrique et magnétique. Les deux composantes de l'onde se déplacent dans la même direction, mais orientées à angle droit (90 degrés) l'une par rapport à l'autre.

Comme l'électricité, le magnétisme produit une attraction et une répulsion entre les objets. Alors que l'électricité est basée sur des charges positives et négatives, il n'existe aucun monopôle magnétique connu. Toute particule ou objet magnétique a un pôle "nord" et "sud", les directions étant basées sur l'orientation du champ magnétique terrestre. Comme pôles d'un aimant se repoussent (par exemple, le nord repousse le nord), tandis que les pôles opposés s'attirent (le nord et le sud s'attirent).

Des exemples familiers de magnétisme réaction de l'aiguille de la boussole au champ magnétique terrestre, à l'attraction et à la répulsion des aimants en barre, et champ entourant les électroaimants. Pourtant, chaque charge électrique en mouvement a un champ magnétique, de sorte que les électrons en orbite des atomes produisent un champ magnétique; il y a un champ magnétique associé aux lignes électriques; et les disques durs et les haut-parleurs dépendent des champs magnétiques pour fonctionner. Les principales unités SI du magnétisme comprennent le tesla (T) pour la densité de flux magnétique, le weber (Wb) pour le flux magnétique, l'ampère par mètre (A / m) pour l'intensité du champ magnétique et le henry (H) pour l'inductance.

Le mot électromagnétisme vient d'une combinaison des œuvres grecques elektron, signifiant "ambre" et magnetis lithos, ce qui signifie "pierre magnésienne", qui est un minerai de fer magnétique. L'ancien Les Grecs connaissaient l'électricité et le magnétisme, mais les considérait comme deux phénomènes distincts.

La relation connue sous le nom électromagnétisme n'a été décrit que lorsque James Clerk Maxwell a publié Un traité sur l'électricité et le magnétisme en 1873. Le travail de Maxwell comprenait vingt équations célèbres, qui ont depuis été condensées en quatre équations différentielles partielles. Les concepts de base représentés par les équations sont les suivants:

1. Comme les charges électriques repoussent, et contrairement aux charges électriques s'attirent. La force d'attraction ou de répulsion est inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.
2. Les pôles magnétiques existent toujours sous forme de paires nord-sud. Comme les poteaux se repoussent et s'attirent contrairement.
3. Un courant électrique dans un fil génère un champ magnétique autour du fil. La direction du champ magnétique (dans le sens horaire ou antihoraire) dépend de la direction du courant. C'est la «règle de la main droite», où la direction du champ magnétique suit les doigts de votre main droite si votre pouce pointe dans la direction actuelle.
4. Déplacer une boucle de fil vers ou loin d'un champ magnétique induit un courant dans le fil. La direction du courant dépend de la direction du mouvement.

La théorie de Maxwell contredit la mécanique newtonienne, mais les expériences ont prouvé les équations de Maxwell. Le conflit a finalement été résolu par la théorie d'Einstein de la relativité restreinte.

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