Alle complexiteit van het universum om ons heen komt uiteindelijk voort uit vier fundamentele krachten: zwaartekracht, de sterke nucleaire kracht, de zwakke nucleaire kracht en elektromagnetisme. Elektromagnetisme kan een uitdagend onderwerp zijn om te bestuderen, maar de basisprincipes van wat de kracht is en hoe het werkt zijn vrij eenvoudig, en de krachtwet van Lorentz in het bijzonder, vertelt je de belangrijkste punten die je moet begrijpen. Kortom, de elektromagnetische kracht zorgt ervoor dat in tegenstelling tot ladingen - positief en negatief - elkaar aantrekken, en in tegenstelling tot ladingen om af te stoten.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Elektromagnetisme is een van de vier fundamentele krachten in het universum. Het beschrijft hoe geladen deeltjes reageren op elektrische en magnetische velden, evenals de fundamentele verbindingen daartussen. Elektromagnetische kracht, zoals alle krachten, wordt gemeten in Newton.

Elektrostatische krachten worden beschreven door de wet van Coulomb, en zowel elektrische als magnetische krachten worden gedekt door de Lorentz-krachtwet. De vier vergelijkingen van Maxwell bieden echter de meest gedetailleerde beschrijving van elektromagnetisme.
Elektromagnetisme: de basis

De term elektromagnetisme combineert de elektrische en magnetische krachten in één woord, omdat beide krachten te wijten zijn aan hetzelfde onderliggende fenomeen. "Geladen" deeltjes genereren elektrische velden en positieve en negatieve ladingen reageren anders op dat veld, wat de kracht verklaart die we waarnemen. Voor elektrische interacties duwen positief geladen deeltjes (zoals protonen) positief geladen deeltjes weg en trekken negatief geladen deeltjes aan (zoals elektronen), en omgekeerd. Elektrische veldlijnen verspreiden zich rechtstreeks naar buiten vanuit positieve elektrische ladingen, en dit duwt deeltjes in de richting van - of in de tegenovergestelde richting van - de veldlijnen.

Magnetisme komt van magnetische velden, die worden gegenereerd door bewegende ladingen. Deeltjes reageren niet op magnetische velden op dezelfde manier als elektrische velden. Magnetische veldlijnen vormen cirkels, zonder begin of einde. In reactie daarop bewegen deeltjes in een richting loodrecht op zowel hun beweging als de veldlijn. Net als bij elektrische krachten, bewegen positief geladen en negatief geladen deeltjes in tegengestelde richting.

De elektromagnetische kracht is de tweede sterkste kracht in de natuur. De sterke nucleaire kracht is de sterkste, elektromagnetische krachten zijn 137 keer minder krachtig, de zwakke nucleaire kracht is een miljoen keer kleiner en de zwaartekracht is veel, veel kleiner dan de rest (ongeveer 6 × 10 ^{- 39 keer zwakker dan de sterke nucleaire kracht).
Elektrostatische krachten en de wet van Coulomb}

"Elektrostatische kracht" verwijst naar de elektrische kracht die wordt gegenereerd door stationaire ladingen. Het wordt beschreven door een eenvoudige vergelijking die bekend staat als de wet van Coulomb. Hierin staat dat:

F

\u003d kq
_{1 q
2 / r
²}

Hier betekent F
kracht, k
is een constante, q
_{1 en < em> q
2 zijn de kosten en r
is de afstand tussen beide. Grotere ladingen produceren een grotere kracht en meer scheiding verzwakt de kracht van de kracht. Zoals met alle krachten, wordt elektromagnetische kracht gemeten in Newton (N). De constante k
heeft een specifieke waarde, 9 × 10 ^{9 N m 2 /C 2. Lading wordt gemeten in coulombs (C), en u voert het teken van de lading (+ of -) in samen met de sterkte, dus de vergelijking heeft een positieve waarde voor afstoting en een negatieve voor aantrekking.
De Lorentz Force Law}}

De Lorentz-krachtwet omvat zowel magnetische als elektrische krachten, dus het is een van de beste voorstellingen van de elektromagnetische kracht. De wet bepaalt:

F




\u003d q
( E
+ v
×
B

)

Waar E
is het magnetische veld, v
is de snelheid van het deeltje en B
is het magnetische veld. Deze zijn vetgedrukt omdat ze vectoren zijn, die zowel een richting als een sterkte hebben, en het symbool ×
is vetgedrukt omdat dit een vectorproduct is in plaats van een eenvoudige vermenigvuldiging. De vergelijking vertelt ons dat de totale kracht de som is van het elektrische veld en het vectorproduct van de snelheid van het deeltje en het magnetische veld, allemaal vermenigvuldigd met de lading van het deeltje. Het vectorproduct produceert een kracht in een richting loodrecht op beide, in lijn met de vorige paragraaf.
Elektromagnetisme in actie: Atomen, Licht, Elektriciteit en meer

Elektromagnetisme vertoont zich in vele vormen in dag tot dag -dag leven en natuurkunde. Atomen worden bijeengehouden door de elektromagnetische aantrekkingskracht tussen de protonen in de kern en de elektronen die eromheen draaien. Licht is een elektromagnetische golf, waarbij een oscillerend elektrisch veld een veranderend magnetisch veld genereert, dat op zijn beurt een elektrisch veld creëert, enzovoort. Dit wordt voorspeld door de vergelijkingen van Maxwell (vier vergelijkingen die alles over elektromagnetisme verklaren in de taal van de vectorberekening), inclusief de karakteristieke snelheid waarmee het reist.

Elektromagnetisme is ook verantwoordelijk voor de elektriciteit die uw scherm en het apparaat voedt. je leest verder, waarbij de stroom van elektronen langs elektrische veldlijnen wordt voortgestuwd die de energie leveren. Deze voorbeelden krassen alleen op het oppervlak van het brede scala aan fenomenen dat wordt verklaard door elektromagnetisme