電気と磁気の関係
これら 2 つの現象が一緒になって、電磁気学の基礎を形成します。
簡単な電磁石は、電気と磁気がどのように接続されているかを示しています。ジャスミン・アワド/ EyeEm /ゲッティイメージズ
電気と磁気は、別々であるが相互に関連している現象であり、 電磁力 .一緒に、それらはの基礎を形成します 電磁気 、重要な物理学分野。
重要ポイント: 電気と磁気
- 電気と磁気は、電磁力によって生成される 2 つの関連する現象です。一緒に、それらは電磁気を形成します。
- 移動する電荷は磁場を生成します。
- 磁場は電荷の移動を誘導し、電流を生成します。
- 電磁波では、 電界 と磁場は互いに垂直です。
に起因する行為を除きます。 重力 、日常生活のほとんどすべての出来事は電磁力に起因します。原子間の相互作用と、物質とエネルギーの間の流れを担っています。もう一方 基本的な力 は 弱い核力と強い核力 、放射性崩壊を支配し、 原子核の形成 .
電気と磁気は非常に重要であるため、それらが何であり、どのように機能するかについての基本的な理解から始めることをお勧めします.
電気の基本原理
電気は、静止または移動する電荷に関連する現象です。電荷の源は、素粒子、電子 (負の電荷を持つ)、陽子 (正の電荷を持つ)、イオン、または正と負の電荷の不均衡を持つ任意のより大きな物体である可能性があります。正電荷と負電荷は互いに引き合います (たとえば、陽子は電子に引き寄せられます) が、同種の電荷は互いに反発します (たとえば、陽子は他の陽子を反発し、電子は他の電子を反発します)。
電気の身近な例としては、雷、 電流 コンセントやバッテリーからの静電気、静電気。一般 SI単位 電気の単位には、電流のアンペア (A)、電荷のクーロン (C)、電位差のボルト (V)、抵抗のオーム (Ω)、および電力のワット (W) が含まれます。静止点電荷には電場がありますが、電荷が動くと磁場も発生します。
磁性の基本原理
磁気は、電荷の移動によって生じる物理現象として定義されます。また、磁場は荷電粒子の移動を誘導し、電流を生成します。電磁波（光など）には、電気成分と磁気成分の両方があります。波の 2 つの成分は同じ方向に進みますが、互いに直角 (90 度) を向いています。
電気のように、磁気は物体間に引力と反発を生み出します。電気は正と負の電荷に基づいていますが、既知の磁気単極子はありません。磁性粒子または物体には、地球の磁場の方向に基づいた方向を持つ「北」と「南」の極があります。お気に入り 磁石の極 互いに反発し合い (例: 北は北を反発)、反対の極は互いに引き合います (北と南は引き合います)。
磁気の身近な例としては、 コンパスの針の反応 地球の磁場、棒磁石の引力と反発、および 電磁石を取り巻く場 .しかし、移動するすべての電荷には磁場があるため、原子の周回電子は磁場を生成します。電力線に関連する磁場があります。また、ハードディスクとスピーカーは磁場に依存して機能します。磁気の主要な SI 単位には、磁束密度のテスラ (T)、磁束のウェーバー (Wb)、磁場強度のメートルあたりのアンペア (A/m)、およびインダクタンスのヘンリー (H) が含まれます。
電磁気学の基本原理
電磁気学という言葉は、ギリシャの作品の組み合わせから来ています 電子 、「琥珀」を意味し、 マグネティス・リソス 、磁性鉄鉱石である「マグネシア石」を意味します。古代 ギリシャ人は電気と磁気に精通していた 、しかし、それらは2つの別々の現象であると考えました。
として知られる関係 電磁気 ジェームズ・クラーク・マクスウェルが出版するまで説明されなかった 電気と磁気に関する論文 マクスウェルの研究には 20 の有名な方程式が含まれており、それらはその後 4 つの偏微分方程式に凝縮されました。式で表される基本的な概念は次のとおりです。
- 電荷と同様に反発し、電荷とは異なり、引き合います。引力または反発力は、それらの間の距離の 2 乗に反比例します。
- 磁極は常に南北のペアとして存在します。似たような極は似たように反発し、違ったものを引き寄せます。
- 電線に電流が流れると、電線の周囲に磁場が発生します。磁場の方向 (時計回りまたは反時計回り) は、電流の方向によって異なります。これが「右手の法則」で、親指が電流の方向を指している場合、磁界の方向は右手の指に従います。
- ワイヤのループを磁界に近づけたり遠ざけたりすると、ワイヤに電流が誘導されます。電流の方向は、移動の方向によって異なります。
マクスウェルの理論はニュートン力学と矛盾していましたが、実験によってマクスウェルの方程式が証明されました。この対立は、アインシュタインの特殊相対性理論によって最終的に解決されました。
ソース
- ハント、ブルース J. (2005)。 マクスウェリアン .コーネル：コーネル大学出版局。 pp.165–166。 ISBN 978-0-8014-8234-2。
- 国際純粋応用化学連合 (1993)。 物理化学における量、単位、および記号 、第 2 版、オックスフォード: Blackwell Science。 ISBN 0-632-03583-8 100-1頁14–15。
- Ravaioli, Fawwaz T. Ulaby, Eric Michaelsen, Umberto (2010). 応用電磁気学の基礎 （第6版）。ボストン: プレンティス ホール。 p。 13. ISBN 978-0-13-213931-1。