電磁力のない世界を想像してみてください 私たちが依存している光 現代の技術を駆動する電気 粒子同士の基本的な相互作用さえも なくなるでしょう電磁気この基本的現象を理解する鍵を握っている.
電磁 相互作用:宇宙 の 基礎
電磁相互作用は,電荷のある物体,磁気物質,電磁場との間の力を記述する.それは電気,磁気,電磁場光と原子構造が固体物理,光学,化学,分子生物学の基礎を構成しています.電磁効果はすべて,電荷粒子との相互作用から発生します.固有磁気モメントを持つ粒子そして電磁場.
電磁気 の 構成 物
- 電荷:負電荷を持つ基本粒子の固有性質.最も一般的な電荷を持つ粒子は負電荷を持つ電子と正電荷を持つ陽子である.電子の過剰または欠乏によって電荷がかかってくる移動する電荷が電流を生成します
- 内在磁気モメント:電気電荷とは異なり,磁気モノポールは存在しません.しかし,特定の粒子は固有の磁気二極モメントを有し,顕微鏡的な棒磁石のように振る舞います.永久磁石 は,磁気 モメント が 合わせ られ た 粒子 の 集合体 から 成る.
- 電気磁場エネルギーとモメントを運ぶ電荷粒子と磁気物質によって生成される物理場ですこの統一フィールドには 二つの不可分な成分があります 電磁場と 電磁場です:
電磁場は次の形で存在する.
- 静電場 (軽微な磁性を持つ静電場)
- 磁気静止場 (軽微な電力を有する静的磁気場)
- 準静的電場 (支配的な電気成分を持つゆっくりと変化する場)
- 準静的磁場 (主力磁気成分を持つゆっくりと変化する磁場)
- 電磁波 (無線波からガンマ線までの全スペクトルに光として伝わる,急速に振動する場)
電磁気 を 支配 する 法則
マクスウェル方程式は電磁場の振る舞いを包括的に記述しています
- ガウスの法則: 充電粒子 は 電気 場 を 生み出す
- 磁気に関するガウスの法則:磁気モノポールは存在しない
- ファラデー法則: 磁場 の 変化 が 電気 場 を 引き起こす
- アンペール・マックスウェル法則: 移動する電荷と変化する電場が磁場を作り出す
電磁力 と 量子 特性
ロレンツ力法則は 電磁場が電荷粒子と相互作用する方法を説明し 化学結合から電気モーターまでの現象を説明します電気磁気相互作用は 離散パケットを通して起こります:
- 電子磁場量子としての光子
- 離散電荷量子としての素粒子電荷
- 固有磁気モメントの源として量子スピン
物質 的 な 影響 と 歴史 的 な 発展
材料は異なる電磁的な振る舞いを示します
- 無料電荷を持つ導体 (金属,プラズマ)
- 固有電荷付きの隔熱器 (プラスチック,ガラス)
- 磁気モメントを並べた磁気材料 (鉄,ニッケル)
電磁学の発展は,古代ギリシャの観測から近代量子理論に至る.主要な里程碑は以下の通りである.
- 18 ・ 19 世紀 フランクリン,クーロン,ビオット・サバルト の 発見
- ファラデイの1820年代~1850年代 電磁誘導における突破
- マクスウェルの1861年の理論的統一と電磁波の予測
- ハルツの 1880 年代 ラジオ波の実験的確認
- エジソン と テスラ の 変容 的 な 電気 発明
- アインシュタイン,ハイゼンベルグ,ディラクによる20世紀の量子開発
現在,QEDは標準モデルの一部であり,残っている問題は磁気独断と他の基本力との統一です.量子電磁性の理解により 半導体技術とデジタル革命が可能になりましたテクノロジーの景観を形作る