The elektromagnetisme adalah kekuatan yang paling penting, karena bersama dengan gravitasi, nuklir nuklir dan lemah yang kuat adalah bagian dari gaya fundamental alam semesta, yang adalah mereka yang tidak dapat dijelaskan dalam hal kekuatan yang lebih mendasar. Gaya ini hanya memengaruhi benda yang bermuatan listrik, dan bertanggung jawab atas transformasi kimia dan fisik atom dan molekul. Elektromagnetisme hadir setiap hari, baik dalam fenomena alam maupun buatan.
Apa itu elektromagnetisme
Daftar Isi
Ketika kita berbicara tentang istilah elektromagnetisme dalam fisika, ini mengacu pada hubungan fenomena listrik dan magnet, serta interaksi kedua gaya tersebut. Ini berpengaruh pada cairan, gas, dan padatan.
Di alam, elektromagnetisme hadir dalam fenomena seperti gelombang radio dari Bima Sakti, radiasi infra merah dari benda-benda pada suhu kamar, cahaya, radiasi ultraviolet dari Matahari, radiasi gamma, cahaya utara dan australes, antara lain.
Di sisi lain, penerapan elektromagnetisme dalam kehidupan sehari-hari sangatlah beragam. Begitulah kasus kompas, yang gerakan jarumnya dihasilkan oleh prinsip magnet kutub dan yang listrik oleh interaksi mekanisme dan gesekan yang berasal. Bel, gitar listrik, motor listrik, transformer, gelombang mikro, pendrives, mikrofon, pesawat terbang, kamera digital, ponsel, termometer, pelat, mesin ultrasound, modem, tomograf, adalah beberapa objek paling terkenal tempat fenomena ini terjadi. dan bahwa, dalam aplikasi praktis, mencontohkan apa itu elektromagnetisme.
Apa medan elektromagnetik
Ini adalah medan fisik sensorik di mana partikel listrik yang dihasilkan oleh benda atau benda bermuatan listrik berinteraksi. Di bidang ini, ada sejumlah energi elektromagnetik. Tetapi untuk lebih memahami konsepnya, penting untuk memahami bagaimana dan mengapa medan listrik dan medan magnet dibangkitkan.
Medan listrik terjadi jika ada perbedaan tegangan dan semakin tinggi tegangan maka medan listrik akan semakin besar. Ini, kemudian, adalah ruang tempat gaya listrik bekerja. Mengetahui ruang lingkup medan listrik akan memungkinkan untuk mengetahui tingkat intensitas dan apa yang terjadi dengan muatan di bagian tertentu dari medan tersebut, terlepas dari tidak mengetahui apa penyebabnya.
Pada bagiannya, medan magnet berasal dari arus listrik, dan semakin besar arusnya, semakin besar pula medannya. Ini adalah agitasi yang dihasilkan magnet di daerah sekitarnya, bagaimana pengaruhnya dan ke arah mana. Itu diwakili oleh garis-garis medan yang pergi dari luar kutub utara ke kutub selatan magnet, dan di dalam dari kutub selatan ke kutub utara. Garis-garis tersebut tidak akan pernah bersilangan, sehingga mereka terpisah satu sama lain dan dari magnet, sejajar dan bersinggungan dengan arah medan pada titik-titik tersebut.
Apa itu spektrum elektromagnetik
Ini adalah himpunan energi elektromagnetik dari gelombang, artinya, semua radiasi elektromagnetik mulai dari yang memiliki panjang gelombang lebih pendek (sinar-X, sinar gamma), radiasi ultraviolet, radiasi cahaya dan inframerah, hingga yang lebih besar. panjang (gelombang radio).
Spektrum suatu benda atau fluida akan menjadi distribusi karakteristik radiasi elektromagnetiknya. Ada teori bahwa batas panjang gelombang terpendek kira-kira sama dengan panjang Planck (ukuran panjang subatomik) dan batas atas panjang gelombang panjang adalah ukuran alam semesta itu sendiri, meskipun spektrumnya kontinu dan tidak terbatas.
Persamaan Maxwell
James Maxwell berhasil merumuskan teori elektromagnetik, termasuk listrik, magnetisme dan cahaya sebagai ekspresi yang berbeda dari fenomena yang sama. Hipotesis yang dikembangkan oleh fisikawan ini disebut Teori Klasik Radiasi Elektromagnetik.
Sejak zaman kuno, para ilmuwan dan orang-orang mengamati dengan pesona fenomena elektromagnetik, seperti elektrostatika, magnetisme, dan manifestasi lain dalam bidang ini, tetapi baru pada abad ke-19, berkat karya ilmuwan yang berbeda, mereka dapat menjelaskan bagian dari kepingan yang menyusun teka-teki elektromagnetisme seperti yang dikenal saat ini.
Maxwell-lah yang menyatukan semuanya dalam empat persamaan: Hukum Gauss, Hukum Gauss untuk medan magnet, Hukum Faraday, dan Hukum Ampere umum, yang membantu mendefinisikan apa itu elektromagnetisme.
1. Hukum Gauss: menjelaskan bagaimana muatan mempengaruhi medan listrik dan menetapkan bahwa muatan ini adalah sumber medan listrik selama bernilai positif, atau tenggelam jika muatan tersebut negatif. Oleh karena itu, muatan sejenis cenderung saling tolak dan muatan yang berbeda cenderung menarik satu sama lain. Hukum ini dengan cara yang sama menetapkan bahwa medan listrik akan melemah dengan jarak di bawah hukum kuadrat terbalik (intensitas berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari pusat asal), dan memberinya sifat geometris.
2. Hukum Magnetisme Gauss: menyatakan bahwa baik sumber maupun sink tidak ada di dalam medan magnet, oleh karena itu tidak ada muatan magnet. Dengan tidak adanya sumber dan penyerap, medan magnet yang dihasilkan oleh benda harus menutup sendiri. Itu sebabnya, jika magnet terbagi dua, medan magnet akan menutup di area pemotongannya, sehingga akan dibuat dua magnet dengan dua kutub. Ini menunjukkan bahwa monopole di bumi tidak mungkin dilakukan.
3. Hukum Faraday: dikatakan bahwa jika medan magnet berubah seiring waktu, ini akan mengaktifkannya dengan menutup. Jika naik maka medan listrik akan berorientasi searah jarum jam, dan jika menurun akan berorientasi pada arah yang berlawanan. Jadi benar bahwa tidak hanya muatan dan magnet yang dapat mempengaruhi medan, tetapi juga satu sama lain, di kedua arah.
Dalam hukum ini, induksi elektromagnetik diamati, yang merupakan produksi arus listrik oleh medan magnet yang berubah seiring waktu. Fenomena ini menghasilkan gaya gerak listrik atau tegangan dalam benda yang terkena medan magnet dan, karena benda tersebut bersifat konduktif, arus induksi dihasilkan.
4. Hukum Ampere: menjelaskan bahwa medan listrik dengan muatan yang bergerak (arus listrik) mengaktifkan medan magnet dengan menutup. Arus listrik sangat berguna, karena dengan itu magnet buatan dapat dibuat, dengan melewatkan elemen tersebut melalui sebuah kumparan dan, memiliki medan magnet, yang menyebabkan semakin besar intensitas arus, semakin besar intensitas yang akan diperkuat. intensitas medan magnet. Jenis magnet ini disebut elektromagnet, dan sebagian besar medan magnet di planet dihasilkan dengan cara ini.
Cabang elektromagnetisme
Untuk memahami sepenuhnya apa itu elektromagnetisme, seseorang harus memahami berbagai manifestasi dalam fenomena elektromagnetik ini: elektrostatika, magnetostatika, elektrodinamika, dan magnetisme.
Elektrostatika
Elektrostatika mengacu pada studi tentang fenomena elektromagnetik yang berasal dari benda bermuatan listrik (ia memiliki kelebihan - muatan positif - atau kekurangan - muatan negatif - elektron dalam atom yang menyusunnya) saat diam.
Diketahui bahwa jika benda yang bermuatan listrik memiliki elektron berlebih pada atom yang menyusunnya, maka benda tersebut akan bermuatan positif, dan akan bermuatan negatif jika kurang.
Benda-benda ini mengerahkan kekuatan satu sama lain. Ketika sebuah benda bermuatan dikenakan medan milik benda bermuatan lain, ia akan dikenakan gaya yang sebanding dengan besar muatannya dan medan di lokasinya. Polaritas muatan akan menentukan apakah gaya akan menarik (jika berbeda) atau tolak (bila keduanya sama). Elektrostatika berguna untuk studi dan observasi badai listrik.
Magnetisme
Ini adalah fenomena di mana benda menarik atau menolak satu sama lain tergantung pada jenis muatan yang dimilikinya. Semua bahan yang ada akan sedikit banyak dipengaruhi sesuai dengan komposisinya, namun magnet yang diketahui di alam hanya magnetit (yaitu mineral yang tersusun dari dua besi oksida dan memiliki sifat menarik besi, baja). dan badan lainnya).
Magnet memiliki dua area di mana gaya memanifestasikan dirinya dengan magnitudo yang lebih besar, terletak di ujung dan disebut kutub magnet (utara dan selatan).
Properti mendasar dari interaksi antara magnet adalah kutub sejenisnya saling tolak, sedangkan kutub yang berbeda menarik. Hal ini, karena efek ini berkaitan dengan garis medan magnet (dari kutub utara ke selatan), dan ketika dua kutub berlawanan mendekat, garis-garis tersebut melompat dari satu kutub ke kutub lainnya (menempel), efek ini akan berkurang seiring jarak. di antara keduanya lebih besar; ketika dua kutub yang sama mendekat, garis-garis tersebut mulai menekan ke arah kutub yang sama, dan jika dikompresi, garis-garis tersebut mengembang, sehingga kedua magnet tidak dapat mendekati dan menolak satu sama lain.
Elektrodinamika
Dia mempelajari fenomena elektromagnetik benda-benda bermuatan yang bergerak dan medan listrik dan magnet variabel. Di dalamnya, ada tiga subdivisi: klasik, relativistik, dan kuantum.
- Klasik mencakup efek lain, seperti induksi dan radiasi elektromagnetik, magnetisme, dan induksi dan motor listrik.
- Relativis menetapkan bahwa, dengan memiliki pengamat yang bergerak dari kerangka acuannya, ia akan mengukur efek listrik dan magnet yang berbeda dari fenomena yang sama, karena baik medan listrik maupun induksi magnet tidak berperilaku sebagai besaran fisik vektor.
- Quantum menggambarkan interaksi antara boson (partikel yang membawa interaksi) dan fermion (partikel yang membawa materi), dan digunakan untuk menjelaskan struktur atom dan hubungan antara molekul kompleks.
Magnetostatika
Ini adalah studi tentang fenomena fisik di mana medan magnet konstan mengintervensi waktu, yaitu dihasilkan oleh arus stasioner. Ini termasuk daya tarik magnet dan elektromagnet pada besi dan logam yang berbeda. Fenomena yang dihasilkan di daerah ini ditandai dengan terciptanya medan magnet di sekitar benda bermagnet yang kehilangan intensitas dengan jarak.
Apa itu gelombang elektromagnetik
Mereka adalah gelombang yang tidak membutuhkan media material untuk perambatannya, sehingga mereka dapat bergerak dalam ruang hampa dan dengan kecepatan konstan 299.792 kilometer per detik. Beberapa contoh jenis gelombang ini adalah cahaya, gelombang mikro, sinar-X, dan transmisi televisi dan radio.
Radiasi dari spektrum elektromagnetik menghadirkan difraksi (deviasi saat memperoleh objek buram) dan interferensi (superposisi gelombang), yang merupakan sifat khas dari gerakan gelombang.
Penerapan gelombang elektromagnetik telah berdampak kuat pada dunia telekomunikasi dengan memungkinkan komunikasi nirkabel melalui gelombang radio.
Apa itu radiasi elektromagnetik
Ini adalah propagasi partikel listrik dan magnet yang berosilasi, dan di mana masing-masing menghasilkan medan (listrik dan magnet). Radiasi ini menyebabkan gelombang yang dapat merambat melalui udara dan vakum: gelombang elektromagnetik.
