전자기학의 개요

전자기력이란 무엇인가?

전자기학은 전기적으로 대전된 입자 사이에서 발생하는 물리적 상호 작용의 유형인 전자기력의 연구를 포함하는 물리학의 한 가지입니다. 전자기력은 전기장과 자기장으로 구성된 전자기장에 의해 전달되며 빛과 같은 전자기 복사를 담당합니다. 그것은 강한 상호 작용 , 약한 상호 작용 및 중력과 함께 본질적으로 네 가지 기본 상호 작용 중 하나입니다. 높은 에너지에서 약한 힘과 전자기력은 단일 전기 약한 힘으로 통합됩니다. 번개는 두 개의 충전된 영역 사이를 이동하는 정전기 방전입니다. 전자기 현상은 때때로 전자기력의 관점에서 정의되는데, 로렌츠 힘 이라고도 하며, 동일한 현상의 다른 표현으로 전기와 자기를 모두 포함합니다. 전자기력은 일상생활에서 만나는 대부분의 물체의 내부 특성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 원자핵과 궤도 전자 사이의 전자기 인력은 원자를 함께 유지합니다. 전자기력은 분자를 생성하는 원자와 분자 간의 화학 결합을 담당합니다. 전자기력은 주변 원자와 전자 사이의 상호 작용으로 발생하는 모든 화학 공정을 제어합니다. 전자기장에 대한 수많은 수학적 설명이 있습니다. 고전적인 전기 역학에서 전기장은 전위와 전류로 설명됩니다. 패러데이의 법칙에서 자기장 은 전자기 유도 및 자기와 관련이 있으며, 맥스웰 방정식 은 전기장과 자기장이 어떻게 서로에 의해 그리고 전하와 전류에 의해 생성되고 변경되는지를 설명합니다. 전파의 "중간"특성에 기초한 광속의 확립과 같은 전자기의 이론적 영향은 1905년 Albert Einstein의 특수 상대성 이론의 발전으로 이어졌습니다. 원래 전기와 자기는 두 가지 별도의 힘으로 간주되었습니다. 이 견해는 제임스 클러 크 맥스웰이 1873년 전기와 자기에 관한 논문을 출판하면서 바뀌었습니다. 이러한 상호 작용으로 인해 네 가지 주요 효과가 있으며, 이 효과는 모든 실험에 의해 명확하게 입증되었습니다. 전자기력은 거리의 제곱에 반비례하는 힘으로 서로를 끌어당깁니다. 자극은 양전하와 음전하와 유사한 방식으로 서로를 끌어당기거나 격퇴하며 항상 쌍으로 존재합니다. 와이어 내부의 전류는 와이어 외부에 대응하는 원주 자기장을 생성합니다. 방향(시계 방향 또는 시계 반대 방향)은 전선에 흐르는 전류 방향에 따라 다릅니다. 전류가 자기장 쪽으로 또는 자기장으로부터 멀어질 때 또는 자석이 멀어질 때 전류가 와이어 루프에 유도됩니다. 전류의 방향은 움직임의 방향에 달려 있습니다. 안드레 마리 암 페르는 1820년 4월 21일 저녁 강의를 준비하는 동안 Hans Christian Ørsted는 놀라운 관찰을 했습니다. 그는 재료를 준비할 때 사용하던 배터리의 전류를 켜고 끌 때 나침반 바늘이 북쪽에서 편향되는 것을 보았습니다. 이 편향으로 인해 빛과 열과 같이 전류를 전달하는 전선의 모든 면에서 자기장이 방출되고 전기와 자기 사이의 직접적인 관계가 확인되었습니다. 하지만, 발견 당시 Ørsted는 이런 현상에 대한 별다른 설명을 하지 않았으며 수학 프레임 워크에서 현상을 재현하려는 시도도 하지도 않았습니다. 그러나 3개월 후 그는 더 집중적으로 연구를 시작했습니다. 그 후 그는 자신의 연구 결과를 발표하여 전류가 와이어를 통해 흐를 때 자기장이 발생한다는 것을 증명했습니다. CGS 자기 유도 단위는 전자기장에 대한 그의 기여를 기리기 위해 지명되었습니다. 제임스 클러크 맥스웰의 연구 결과는 전기기학 분야의 과학계에 많은 영향을 주었습니다. 그들은 프랑스 물리학 자 André-Marie Ampère의 단일 수학적 형태의 발전에 영향을 주어 전류를 전달하는 도체 사이의 자기력을 발견하였습니다. Ørsted의 발견은 또한 통합된 에너지 개념을 향한 주요 단계를 나타 냈습니다. 마이클 패러데이가 제임스 클러크 맥스웰이 확장하고 올리버 헤비 사이드 와 하인리히 헤르츠가 부분적으로 재구성 한 이 연구는 19세기 수학 물리학의 주요 성과 중 하나입니다. 빛의 본질에 대한 이해는 광범위한 결과를 가져왔습니다. 당시의 전자기 이론에 의해 제안된 것과 달리, 빛과 다른 전자기파는 현재 광자라 불리는 양자화되고 자체 전파되는 진동 전자기장 교란의 형태를 취하는 것으로 보입니다. 다른 주파수의 진동은 가장 낮은 주파수의 전파에서 중간 주파수의 가시광, 가장 높은 주파수의 감마선에 이르기까지 다양한 형태의 전자기 방사선을 발생시킵니다. Ørsted는 전기와 자기의 관계를 조사한 유일한 사람은 아닙니다. 1802년 이탈리아 법학자 Gian Domenico Romagnosi는 볼타 파일을 사용하여 자기 바늘을 변형시켰습니다. 이 발견에 대한 기사는 1802년 이탈리아 신문에 실렸지만 Romagnosi는 이 공동체에 속하지 않았기 때문에 현대 과학계에서 간과되었습니다. Cookson박사는 전기의 초기와 전기와 자기 사이의 연결을 무시한 것으로 보고 되었습니다. 계정에 다음과 같이 명시되어 있습니다. 전자기력은 알려진 네 가지 기본 힘 중 하나입니다. 그 외 다른 기본 힘은 다음과 같습니다. 표준 모델에서 알려진 모든 입자와 결합하여 특정 형태의 방사성 붕괴를 일으키는 약한 핵력. (입자 물리학에서 전기 상호 작용은 자연의 알려진 네 가지 기본 상호 작용 중 두 가지에 대한 통일된 설명 : 전자기 및 약한 상호 작용); 쿼크와 결합하여 핵을 형성하고 핵과 결합하여 핵을 형성하는 강한 핵력 중력, 다른 모든 힘 (예 : 마찰력 , 접촉력)은 이 네 가지 기본 힘에서 파생됩니다. 전자기력은 중력을 제외하고는 일상생활에서 실제로 발생하는 모든 현상에 영향을 줍니다. 대략적으로 말하면, 원자들 사이의 상호 작용에 수반되는 모든 힘은 전기적으로 하전 된 원자핵과 원자와 전자 사이에 작용하는 전자기력에 의해 설명될 수 있습니다. 전자기력은 또한 이 입자들이 어떻게 운동에 의해 운동량을 전달하는지 설명합니다. 여기에는 신체의 개별 분자와 물체의 분자 사이에 작용하는 분자 간 힘으로 인해 발생하는 일반 물질 물체를 "밀어내는"또는 "당기는"힘이 포함됩니다. 전자기력은 모든 형태의 화학적 현상에도 영향을 끼칩니다. 원자 내의 분자 간 힘을 이해하는 데 필요한 부분은 전자가 운동하는 운동량에 의해 생성된 유효한 힘입니다. 전자의 집합이 더 제한됨에 따라 파울리 배제 원칙으로 인해 최소 운동량이 증가합니다. 밀도를 포함하여 분자 규모에서 물질의 거동은 전자기력과 전자 자체에 의해 운반되는 운동량의 교환에 의해 생성되는 힘 사이의 균형에 의해 결정됩니다.