Toute la complexité de l'univers qui nous entoure vient finalement de quatre forces fondamentales: la gravité, la force nucléaire forte, la force nucléaire faible et l'électromagnétisme. L'électromagnétisme peut être un sujet difficile à étudier, mais les bases de ce qu'est la force et de son fonctionnement sont assez simples, et la loi de la force de Lorentz, en particulier, vous indique les points clés que vous devez comprendre. En un mot, la force électromagnétique fait que des charges différentes - positives et négatives - s'attirent, et contrairement aux charges à repousser.
TL; DR (Trop long; N'a pas Lu)
L'électromagnétisme est l'une des quatre forces fondamentales de l'univers. Il décrit comment les particules chargées réagissent aux champs électriques et magnétiques, ainsi que les liens fondamentaux entre elles. La force électromagnétique, comme toutes les forces, est mesurée en newtons.
Les forces électrostatiques sont décrites par la loi de Coulomb, et les forces électriques et magnétiques sont couvertes par la loi de force de Lorentz. Cependant, les quatre équations de Maxwell fournissent la description la plus détaillée de l'électromagnétisme.
Electromagnétisme: les bases
Le terme électromagnétisme combine les forces électriques et magnétiques en un seul mot car les deux forces sont dues au même phénomène sous-jacent. Les particules «chargées» génèrent des champs électriques et les charges positives et négatives réagissent différemment à ce champ, ce qui explique la force que nous observons. Pour les interactions électriques, les particules chargées positivement (comme les protons) repoussent les particules chargées positivement et attirent celles chargées négativement (comme les électrons), et vice versa. Les lignes de champ électrique se propagent directement vers l'extérieur à partir des charges électriques positives, ce qui pousse les particules dans la direction - ou dans la direction opposée - des lignes de champ.
Le magnétisme provient des champs magnétiques, qui sont générés par des charges en mouvement. Les particules ne répondent pas aux champs magnétiques de la même manière qu’aux champs électriques. Les lignes de champ magnétique forment des cercles, sans début ni fin. En réponse à cela, les particules se déplacent dans une direction perpendiculaire à la fois à leur mouvement et à la ligne de champ. Comme pour les forces électriques, les particules chargées positivement et celles chargées négativement se déplacent dans des directions opposées.
La force électromagnétique est la deuxième force la plus puissante de la nature. La force nucléaire forte est la plus forte, les forces électromagnétiques sont 137 fois moins puissantes, la force nucléaire faible est un million de fois plus petite et la gravité est beaucoup, beaucoup plus petite que les autres (environ 6 × 10 - 39 fois plus faible que la force nucléaire forte). La "force électrostatique" fait référence à la force électrique générée par les charges stationnaires. Elle est décrite par une équation simple connue sous le nom de loi de Coulomb. Cela indique que: F Ici, F La loi de force de Lorentz incorpore à la fois des forces magnétiques et électriques, c'est donc l'une des meilleures représentations de la force électromagnétique. La loi stipule: F Où E L'électromagnétisme se manifeste sous de nombreuses formes au jour le jour la vie quotidienne et la physique. Les atomes sont maintenus ensemble par l'attraction électromagnétique entre les protons dans le noyau et les électrons en orbite. La lumière est une onde électromagnétique, où un champ électrique oscillant génère un champ magnétique changeant, qui à son tour crée un champ électrique, etc. Cela est prédit par les équations de Maxwell (quatre équations qui expliquent tout sur l'électromagnétisme dans le langage du calcul vectoriel), y compris la vitesse caractéristique à laquelle il se déplace. L'électromagnétisme est également responsable de l'électricité qui alimente votre écran et l'appareil vous lisez, le flux d'électrons propulsé le long des lignes de champ électrique fournissant l'énergie. Ces exemples ne font qu'effleurer la surface d'un large éventail de phénomènes expliqués par l'électromagnétisme.
Forces électrostatiques et loi de Coulomb
\u003d kq
1 q
2 / r
2
signifie force, k
est une constante, q
1 et < em> q
2 sont les charges, et r
est la distance entre elles. Des charges plus importantes produisent une force plus grande, et plus la séparation affaiblit la force de la force. Comme pour toutes les forces, la force électromagnétique est mesurée en Newtons (N). La constante k
a une valeur spécifique, 9 × 10 9 N m 2 /C 2. La charge est mesurée en coulombs (C), et vous entrez le signe de la charge (+ ou -) avec la force, de sorte que l'équation a une valeur positive pour la répulsion et une valeur négative pour l'attraction.
La loi de la force de Lorentz
\u003d q
( E
+ v
×
B
)
est le champ magnétique, v
est la vitesse de la particule et B
est le champ magnétique. Ceux-ci sont en gras car ce sont des vecteurs, qui ont une direction ainsi qu'une force, et le symbole ×
est en gras car il s'agit d'un produit vectoriel plutôt que d'une simple multiplication. L'équation nous dit que la force totale est la somme du champ électrique et du produit vectoriel de la vitesse de la particule et du champ magnétique, tous multipliés par la charge de la particule. Le produit vectoriel produit une force dans une direction perpendiculaire aux deux, conformément à la section précédente.
L'électromagnétisme en action: atomes, lumière, électricité et plus
