الکترومغناطیس
الکترومغناطیس
همچنین به عنوان: تعامل الکترومغناطیسی شناخته می شود
نوشته شده توسط فرانک نویل اچ رابینسون، ادوین کاشی، شارون برچ مک گرینهمه را ببین
بررسی واقعیت توسط ویراستاران دایره المعارف بریتانیکا
آخرین به روز رسانی: تاریخچه مقاله
فهرست مطالب
میدان الکتریکی
همه رسانه ها را ببینید
دسته: علم و فناوری
افراد کلیدی:
مایکل فارادی
ویلیام تامسون، بارون کلوین
جیمز کلرک ماکسول
کارل فردریش گاوس
جی جی تامسون
(بیشتر نشان بده، اطلاعات بیشتر)
مطالب مرتبط:
الکترومغناطیس ، علم بار و نیروها و میدان های مرتبط با بار.برق ومغناطیس دو جنبه از الکترومغناطیس است.
مدتها تصور میشد که الکتریسیته و مغناطیس نیروهای مجزا هستند. تا قرن 19 بود که سرانجام به عنوان پدیده های مرتبط با یکدیگر تلقی شدند. در سال 1905 نظریه نسبیت خاص آلبرت انیشتین بدون شک ثابت کرد که هر دو جنبه های یک پدیده مشترک هستند. با این حال، در سطح عملی، نیروهای الکتریکی و مغناطیسی کاملاً متفاوت عمل می کنند و با معادلات مختلف توصیف می شوند.نیروهای الکتریکی توسط بارهای الکتریکی در حالت سکون یا در حال حرکت تولید می شوند . از سوی دیگر، نیروهای مغناطیسی تنها با حرکت بارها تولید می شوند و تنها بر روی بارهای در حال حرکت عمل می کنند.
درک کنید که چگونه مفهوم لمس با حضور الکترون بین دو جسم تغییر می کند
بیاموزید که چگونه حضور الکترون ها بین دو جسم مفهوم لمس را تغییر می دهد.(بیشتر)
تمام ویدیوهای این مقاله را ببینید
پدیده های الکتریکی حتی در ماده خنثی نیز رخ می دهد زیرا نیروها بر اجزای باردار منفرد تأثیر می گذارند . نیروی الکتریکی به طور خاص مسئول بیشتر خواص فیزیکی و شیمیایی اتم ها و مولکول ها است . در مقایسه با آن بسیار قوی استجاذبه زمین . به عنوان مثال، عدم وجود تنها یک الکترون از هر میلیارد مولکول در دو فرد 70 کیلوگرمی (154 پوندی) که در فاصله دو متری (دو یارد) از هم قرار دارند، آنها را با نیروی 30000 تنی دفع می کند . در مقیاسی آشناتر، پدیده های الکتریکی مسئول رعد و برق و رعد و برق همراه با طوفان های خاص هستند.
نیروهای الکتریکی و مغناطیسی را می توان در مناطقی به نام میدان های الکتریکی و مغناطیسی تشخیص داد . این میدانها ماهیتی بنیادی دارند و میتوانند در فضایی دور از بار یا جریانی که آنها را ایجاد کردهاند، وجود داشته باشند. قابل توجه است که میدان های الکتریکی می توانند میدان های مغناطیسی تولید کنند و بالعکس ، مستقل از هر بار خارجی. همانطور که مایکل فارادی ، فیزیکدان انگلیسی، در کاری که اساس تولید برق را تشکیل می دهد، کشف کرد ، یک میدان مغناطیسی در حال تغییر، یک میدان الکتریکی ایجاد می کند . برعکس، همانطور که جیمز کلرک ماکسول، فیزیکدان اسکاتلندی استنباط کرد، یک میدان الکتریکی در حال تغییر یک میدان مغناطیسی تولید می کند. معادلات ریاضی فرموله شده توسط ماکسول، پدیده های نور و موج را در الکترومغناطیس گنجانده است. او نشان داد که میدان های الکتریکی و مغناطیسی با هم در فضا به عنوان امواج حرکت می کنندتابش الکترومغناطیسی ، با میدان های در حال تغییر که متقابلاً یکدیگر را حفظ می کنند. نمونههایی از امواج الکترومغناطیسی که مستقل از ماده در فضا حرکت میکنند، امواج رادیویی و تلویزیونی، امواج مایکروویو ، پرتوهای فروسرخ ، نور مرئی ، نور فرابنفش ، اشعه ایکس و پرتوهای گاما هستند . همه این امواج با سرعت یکسانی حرکت می کنند - یعنی سرعت نور (تقریباً 300000 کیلومتر یا 186000 مایل در ثانیه). آنها تنها در فرکانس نوسان میدان های الکتریکی و مغناطیسی با یکدیگر تفاوت دارند .
معادلات ماکسول هنوز توصیف کامل و ظریفی از الکترومغناطیس تا مقیاس زیراتمی را ارائه می دهد، اما شامل آن نمی شود. با این حال، تفسیر کار او در قرن بیستم گسترش یافت. نظریه نسبیت خاص انیشتین میدان های الکتریکی و مغناطیسی را در یک میدان مشترک ادغام کرد و سرعت همه مواد را به سرعت تابش الکترومغناطیسی محدود کرد. در اواخر دهه 1960، فیزیکدانان کشف کردند که نیروهای دیگر در طبیعت میدان هایی با ساختار ریاضی مشابه میدان الکترومغناطیسی دارند . این نیروها نیروی قوی هستند که مسئول انرژی آزاد شده در همجوشی هسته ای هستندنیروی ضعیف ، مشاهده شده در فروپاشی رادیواکتیو هسته های ناپایدار اتمی. به طور خاص، نیروهای ضعیف و الکترومغناطیسی در یک نیروی مشترک به نام نیروی الکتروضعیف ترکیب شده اند . هدف بسیاری از فیزیکدانان برای متحد کردن تمام نیروهای بنیادی، از جمله گرانش، در یک نظریه یکپارچه بزرگ تا به امروز محقق نشده است.
یکی از جنبه های مهم الکترومغناطیس علم الکتریسیته است که به رفتار بارهای بار شامل توزیع بار در ماده و حرکت بار از مکانی به مکان دیگر می پردازد. انواع مختلف مواد بر اساس اینکه آیا بارها می توانند آزادانه در مواد تشکیل دهنده خود حرکت کنند به عنوان رسانا یا عایق طبقه بندی می شوند . جریان الکتریکی اندازه گیری جریان بارها است. قوانین حاکم بر جریانات در ماده در فناوری، به ویژه در تولید، توزیع و کنترل انرژی مهم هستند.
اشتراک Britannica Premium را دریافت کنید و به محتوای انحصاری دسترسی پیدا کنید.اکنون مشترک شوید
مفهوم ولتاژ، مانند بار و جریان، برای علم الکتریسیته اساسی است. ولتاژ اندازه گیری تمایل بار برای جریان از یک مکان به مکان دیگر است. بارهای مثبت معمولاً از ناحیه ای با ولتاژ بالا به ناحیه ای با ولتاژ پایین تر حرکت می کنند. یک مشکل رایج در برق، تعیین رابطه بین ولتاژ و جریان یا شارژ در یک موقعیت فیزیکی معین است.
این مقاله به دنبال ارائه یک درک کیفی از الکترومغناطیس و همچنین درک کمی برای بزرگی های مرتبط با پدیده های الکترومغناطیسی است.
مبانی
زندگی مدرن روزمره تحت تأثیر پدیده های الکترومغناطیسی است. وقتی یکلامپ روشن میشود، جریانی از رشتهای نازک در لامپ عبور میکند و جریان، رشته را تا دمای بالایی گرم میکند که میدرخشد و محیط اطرافش را روشن میکند . ساعتها و اتصالات برقی دستگاههای سادهای از این نوع را به سیستمهای پیچیدهای مانند چراغهای راهنمایی متصل میکنند که با سرعت جریان خودرو زمانبندی و هماهنگ میشوند. دستگاه های رادیویی و تلویزیونی اطلاعاتی را دریافت می کنند که توسط امواج الکترومغناطیسی با سرعت نور در فضا حرکت می کنند . برای راه اندازی یک خودرو ، جریان در یکموتور استارت برقی میدان های مغناطیسی تولید می کند که شفت موتور را می چرخاند و پیستون های موتور را به حرکت در می آورد تا مخلوط انفجاری بنزین و هوا را فشرده کند. جرقه ای که احتراق را آغاز می کند یک تخلیه الکتریکی است که یک جریان لحظه ای را تشکیل می دهد.
قانون کولمب
بسیاری از این وسایل و پدیده ها پیچیده هستند، اما از همان قوانین اساسی الکترومغناطیس سرچشمه می گیرند. یکی از مهمترین آنها قانون کولمب است که قانون را توصیف می کندنیروی الکتریکی بین اجسام باردار فرموله شده توسط فیزیکدان فرانسوی قرن 18چارلز آگوستین دو کولن ، مشابه آن استقانون نیوتن برای نیروی گرانش . هر دو نیروی گرانشی و الکتریکی با مجذور فاصله بین اجسام کاهش می یابند و هر دو نیرو در امتداد یک خط بین آنها عمل می کنند. اما در قانون کولن، قدر و علامتنیروی الکتریکی توسط بار، به جای جرم، یک جسم تعیین می شود. بنابراین، بار تعیین می کند که چگونه الکترومغناطیس بر حرکت اجسام باردار تأثیر می گذارد. (بار یک ویژگی اساسی ماده است. هر جزء ماده دارای بار الکتریکی با مقداری است که می تواند مثبت، منفی یا صفر باشد. به عنوان مثال، الکترون ها دارای بار منفی و هسته های اتم دارای بار مثبت هستند. بیشتر مواد توده دارای بار الکتریکی هستند. مقدار بار مثبت و منفی برابر است و در نتیجه دارای بار خالص صفر است.)
به گفته کولن، نیروی الکتریکی برای بارها در حالت سکون دارای ویژگی های زیر است:
(1) مثل بارها یکدیگر را دفع می کنند و بر خلاف بارها جذب می شوند. بنابراین، دو بار منفی یکدیگر را دفع می کنند، در حالی که یک بار مثبت بار منفی را جذب می کند.
(2) جاذبه یا دافعه در امتداد خط بین دو بار عمل می کند.
(3) اندازه نیرو برعکس مجذور فاصله بین دو بار تغییر می کند. بنابراین، اگر فاصله بین دو بار دو برابر شود، جاذبه یا دافعه ضعیفتر میشود و به یک چهارم مقدار اولیه کاهش مییابد. اگر بارها 10 برابر نزدیکتر شوند، اندازه نیرو 100 برابر افزایش می یابد.
(4) اندازه نیرو متناسب با مقدار هر بار است. واحد مورد استفاده برای اندازه گیری بار کولن (C) است. اگر دو بار مثبت وجود داشت، یکی 0.1 کولن و دومی 0.2 کولن، آنها یکدیگر را با نیرویی که به حاصلضرب 0.2 × 0.1 بستگی دارد دفع می کردند. اگر هر یک از بارها به نصف کاهش یابد، دفع آن به یک چهارم ارزش قبلی خود کاهش می یابد.
چسبیدن استاتیک یک مثال عملی از این استنیروی کولن . در چسب استاتیک، لباس های ساخته شده از مواد مصنوعی ، به خصوص در هوای خشک زمستانی، بار جمع می کنند . یک شانه پلاستیکی یا لاستیکی که به سرعت از بین موها عبور می کند نیز شارژ می شود و تکه های کاغذ را می گیرد . پارچه مصنوعی و شانه عایق هستند . بار روی این اجسام نمی تواند به راحتی از یک قسمت جسم به قسمت دیگر حرکت کند. به طور مشابه، یک دستگاه کپی اداری از نیروی الکتریکی برای جذب ذرات جوهر به کاغذ استفاده می کند.
اصل ازحفظ شارژ
مانند قانون کولن، اصل بقای بار یک قانون اساسی طبیعت است . طبق این اصل، شارژ یک سیستم ایزوله نمی تواند تغییر کند. اگر یک ذره با بار مثبت اضافی در یک سیستم ظاهر شود، ذره ای با بار منفی به همان اندازه در همان زمان ایجاد می شود. بنابراین، اصل بقای بار حفظ می شود. در طبیعت، یک جفت ذره با بار مخالف زمانی ایجاد می شود که تابش پرانرژی با ماده برهمکنش می کند. یک الکترون و یک پوزیترون در فرآیندی به نام ایجاد می شوندتولید جفت .
کوچکترین تقسیم مقدار باری که یک ذره می تواند داشته باشد، بار یک استپروتون ، +1.602 × 10-19 کولن . اینالکترون دارای باری به همان قدر اما علامت مخالف است - یعنی 1.602- × 10-19 کولن . یک باتری چراغ قوه معمولی جریانی را ارائه میکند که جریان شارژ کل تقریباً 5000 کولن را فراهم میکند که مربوط به بیش از 1022 الکترون است ، قبل از اینکه تمام شود.
جریان الکتریکی اندازه گیری جریان بار است، به عنوان مثال، باری که از یک سیم عبور می کند. اندازه جریان بر حسب اندازه گیری می شودآمپر و با نماد i . یک آمپر جریان نشان دهنده عبور یک کولن بار در ثانیه یا 6.2 میلیارد میلیارد الکترون (6.2 × 10 18 الکترون) در ثانیه است. یک جریان زمانی مثبت است که در جهت جریان بارهای مثبت باشد. جهت آن خلاف جریان بارهای منفی است.
میدان های الکتریکی و نیروها
با این حال، قوانین نیرو و بقا تنها دو جنبه از الکترومغناطیس هستند. نیروهای الکتریکی و مغناطیسی توسط میدان های الکترومغناطیسی ایجاد می شوند. اصطلاح فیلد یک ویژگی فضا را نشان می دهد ، به طوری که کمیت فیلد در هر نقطه از فضا یک مقدار عددی دارد. این مقادیر نیز ممکن است با زمان تغییر کنند. مقدار میدان الکتریکی یا مغناطیسی یک بردار است - یعنی کمیتی که هم قدر و هم جهت دارد. ارزش ازبه عنوان مثال، میدان الکتریکی در یک نقطه از فضا، برابر با نیرویی است که بر یک بار واحد در آن موقعیت در فضا اعمال می شود.
هر جسم باردار یک میدان الکتریکی در فضای اطراف ایجاد می کند. بار دوم وجود این میدان را "احساس" می کند. بار دوم بسته به علائم بارها یا به سمت شارژ اولیه جذب می شود یا از آن دفع می شود. البته از آنجایی که بار دوم نیز میدان الکتریکی دارد، بار اول حضور خود را احساس می کند و با بار دوم نیز جذب یا دفع می شود.
میدان الکتریکی
شکل 1: میدان های الکتریکی. (سمت چپ) میدان بار الکتریکی مثبت و (راست) میدان بار الکتریکی منفی.(بیشتر)
میدان الکتریکی یک بار در زمانی که بار مثبت است از بار دور و در زمانی که بار منفی است به سمت بار هدایت می شود. میدان الکتریکی ناشی از بار در حالت سکون در شکل 1 برای مکان های مختلف در فضا نشان داده شده است. فلش ها در جهت میدان الکتریکی هستند و طول فلش ها قدرت میدان را در نقطه وسط فلش ها نشان می دهد.
اگر بار مثبتی در میدان الکتریکی قرار می گرفت، نیرویی را در جهت میدان احساس می کرد. یک بار منفی نیرویی را در جهت مخالف جهت میدان احساس می کند.
در محاسبات، اغلب راحتتر است که مستقیماً با میدان الکتریکی برخورد کنیم تا بارها. اغلب، اطلاعات بیشتری در مورد میدان نسبت به توزیع بارها در فضا وجود دارد. به عنوان مثال، توزیع بارها در هادی ها به طور کلی ناشناخته است زیرا بارها آزادانه در هادی حرکت می کنند. با این حال، در موقعیتهای ایستا، میدان الکتریکی در یک هادی در حالت تعادل مقدار مشخصی دارد، صفر، زیرا هر نیروی وارد بر بارهای داخل رسانا آنها را تا زمانی که میدان ناپدید شود، دوباره توزیع میکند. واحد میدان الکتریکی نیوتن بر کولن یا ولت بر متر است.
اینپتانسیل الکتریکی یکی دیگر از میدان های مفید است. این یک جایگزین برای میدان الکتریکی در مسائل الکترواستاتیک فراهم می کند. با این حال، استفاده از پتانسیل آسان تر است، زیرا به جای بردار، یک عدد واحد است، یک اسکالر. تفاوت پتانسیل بین دو مکان میزان تأثیر بارها برای جابجایی از یک مکان به مکان دیگر را اندازه گیری می کند. اگر پتانسیل در دو مکان یکسان باشد (یعنی اگر مکان ها یکسان باشندولتاژ )، بارها برای حرکت از یک مکان به مکان دیگر تحت تأثیر قرار نمی گیرند. پتانسیل روی یک جسم یا در نقطه ای از فضا با ولت اندازه گیری می شود. برابر با انرژی الکترواستاتیکی است که یک بار واحد در آن موقعیت خواهد داشت. در یک باتری معمولی 12 ولتی خودرو ، ترمینال باتری که با علامت + مشخص شده است در پتانسیل 12 ولتی بیشتر از پتانسیل ترمینال مشخص شده با علامت - قرار دارد. هنگامی که یک سیم، مانند رشته چراغ خودرو، بین پایانه های + و − باتری وصل می شود، بارها به صورت جریان الکتریکی از طریق رشته حرکت می کنند و رشته را گرم می کنند و رشته داغ نور تابش می کند .
میدان های مغناطیسی و نیروها
نیروی مغناطیسی فقط بر آن دسته از بارهایی که در حال حرکت هستند تأثیر می گذارد . توسط میدان مغناطیسی منتقل می شود. هم میدان های مغناطیسی و هم نیروهای مغناطیسی پیچیده تر از میدان های الکتریکی و نیروهای الکتریکی هستند. میدان مغناطیسی در امتداد جهت منبع میدان قرار نمی گیرد. در عوض، آن را در جهت عمود نشان می دهد. علاوه بر این، نیروی مغناطیسی در جهتی عمود بر جهت میدان عمل می کند. در مقایسه، هم نیروی الکتریکی و هم میدان الکتریکی مستقیماً به سمت بار یا دور از آن هستند .
میدان مغناطیسی
میدان مغناطیسی یک سیم بلند. (الف) نمای پایانی، با جریان جریان به سمت بیننده. ب) نمای سه بعدی.(بیشتر)
بحث حاضر به موقعیت های ساده ای می پردازد که در آن میدان مغناطیسی توسط جریان بار در a تولید می شودسیم . مواد خاصی مانند مس، نقره و آلومینیوم رسانایی هستند که به شارژ اجازه می دهند آزادانه از مکانی به مکان دیگر جریان یابد. اگر یک اثر خارجی جریانی را در یک رسانا ایجاد کند، جریان یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. برای یک سیم بلند مستقیم، میدان مغناطیسی جهتی دارد که سیم را در صفحه ای عمود بر سیم احاطه می کند. قدرت میدان مغناطیسی با فاصله گرفتن از سیم کاهش می یابد. فلش های شکل 2 نشان دهنده اندازه و جهت میدان مغناطیسی برای جریانی است که در جهت مشخص شده حرکت می کند. شکل 2A نمای انتهایی با جریانی که به سمت خواننده می آید را نشان می دهد، در حالی که شکل 2B نمای سه بعدی میدان مغناطیسی را در یک موقعیت در امتداد سیم ارائه می دهد.
در شکل های بعدی از خطوط پیوسته برای نشان دادن جهت میدان های الکتریکی و مغناطیسی استفاده می شود. این خطوط بر این واقعیت مهم تأکید می کند که میدان های الکتریکی با بارهای مثبت شروع می شوند و با بارهای منفی خاتمه می یابند، در حالی که میدان های مغناطیسی ابتدا یا انتها ندارند و به خود بسته می شوند. میدان مغناطیسی نشان داده شده در شکل 2 بسیار ساده است. میدان های مغناطیسی بسیار پیچیده و مفیدی را می توان با انتخاب مناسب هادی ها برای حمل جریان های الکتریکی ایجاد کرد. در دست توسعه هستندراکتورهای همجوشی حرارتی برای به دست آوردن انرژی از همجوشی هسته های سبک در قالب پلاسمای بسیار داغ ایزوتوپ های هیدروژن . پلاسماها باید توسط میدان های مغناطیسی (که "بطری های مغناطیسی" نامیده می شوند) محصور شوند زیرا هیچ ظرف ماده ای نمی تواند چنین دماهای بالایی را تحمل کند. ذرات باردار نیز توسط میدان های مغناطیسی در طبیعت محدود می شوند. تعداد زیادی ذرات باردار، عمدتا پروتون ها و الکترون ها، در نوارهای بزرگی در اطراف زمین توسط میدان مغناطیسی آن به دام افتاده اند . این نوارها به کمربندهای تشعشعی ون آلن معروف هستند . اختلال در میدان مغناطیسی محدود زمین، نمایشگرهای دیدنی را تولید می کند، به اصطلاح شفق شمالی ، که در آن ذرات باردار به دام افتاده آزاد می شوند و از طریق جو به زمین برخورد می کنند.
برهمکنش میدان مغناطیسی با بار
نیروی مغناطیسی
شکل 3: نیروی مغناطیسی بر بارهای متحرک. نیروی مغناطیسی F با بار و با قدر سرعت v برابر میدان مغناطیسی B متناسب است .(بیشتر)
چگونه میدان مغناطیسی با یک جسم باردار تعامل می کند؟ اگر شارژ در حالت استراحت باشد، هیچ فعل و انفعالی وجود ندارد. اما اگر بار حرکت کند، تحت نیرویی قرار می گیرد که اندازه آن به نسبت مستقیم با سرعت بار افزایش می یابد. نیرو دارای جهتی است که هم بر جهت حرکت بار و هم بر جهت میدان مغناطیسی عمود است. دو جهت کاملاً متضاد برای چنین نیرویی برای جهت معین حرکت وجود دارد. این ابهام ظاهری با این واقعیت حل می شود که یکی از دو جهت بر نیروی بار مثبت متحرک اعمال می شود در حالی که جهت دیگر بر نیروی بار منفی متحرک اعمال می شود. شکل 3 جهت نیروی مغناطیسی بر روی بارهای مثبت و بارهای منفی را هنگام حرکت در میدان مغناطیسی عمود بر حرکت نشان می دهد.
مسابقه بریتانیکا
آزمون همه چیز درباره فیزیک
بسته به جهت گیری اولیه سرعت ذرات به سمت میدان مغناطیسی، بارهایی که سرعت ثابتی در میدان مغناطیسی یکنواخت دارند، یک مسیر دایره ای یا مارپیچ را دنبال می کنند.
جریان های الکتریکی در سیم ها تنها منبع میدان های مغناطیسی نیستند. کانی های طبیعی دارای خواص مغناطیسی و میدان مغناطیسی هستند. این میدان های مغناطیسی ناشی از حرکت الکترون ها دراتم های مواد آنها همچنین از خاصیت الکترون ها به نام گشتاور دوقطبی مغناطیسی ناشی می شوند که به اسپین ذاتی تک تک الکترون ها مربوط می شود . در بیشتر مواد، به دلیل جهت گیری تصادفی اتم های مختلف تشکیل دهنده ، میدان کمی در خارج از ماده مشاهده می شود . با این حال، در برخی از مواد مانند آهن ، اتمها در فواصل معین تمایل دارند در یک جهت خاص قرار بگیرند.
آهنرباها کاربردهای متعددی دارند، از استفاده به عنوان اسباب بازی و نگهدارنده کاغذ در یخچال های خانگی گرفته تا اجزای ضروری در ژنراتورهای الکتریکی و ماشین هایی که می توانند ذرات را به سرعت های نزدیک به نور شتاب دهند. کاربرد عملی مغناطیس در فناوری با استفاده از آهن و سایر مواد فرومغناطیسی با جریان الکتریکی در وسایلی مانند موتورها بسیار افزایش یافته است. این مواد میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان ها را تقویت می کنند و در نتیجه میدان های قوی تری ایجاد می کنند.
در حالی که اثرات الکتریکی و مغناطیسی در بسیاری از پدیدهها و کاربردها به خوبی از هم جدا میشوند، اما زمانی که نوسانات زمانی سریع وجود داشته باشد، با هم پیوند نزدیکی دارند. قانون القای فارادی توضیح می دهد که چگونه یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان، یک میدان الکتریکی تولید می کند . از کاربردهای عملی مهم می توان به ژنراتور برق و ترانسفورماتور اشاره کرد . در یک ژنراتور، حرکت فیزیکی یک میدان مغناطیسی الکتریسیته تولید می کند . در یک ترانسفورماتور، توان الکتریکی از یک سطح ولتاژ به سطح ولتاژ دیگر توسط میدان مغناطیسی یک مدار تبدیل می شود و جریان الکتریکی را در مدار دیگر القا می کند.
وجود امواج الکترومغناطیسی به تعامل بین میدان های الکتریکی و مغناطیسی بستگی دارد. ماکسول فرض کرد که یک میدان الکتریکی متغیر با زمان یک میدان مغناطیسی تولید می کند. نظریه او وجود امواج الکترومغناطیسی را پیش بینی کرد که در آن هر میدان متغیر با زمان، میدان دیگر را تولید می کند. به عنوان مثال، امواج رادیویی توسط مدارهای الکترونیکی معروف به نوسانگر تولید می شوند که باعث می شوند جریان های نوسانی سریع در آنتن ها جریان پیدا کنند . میدان مغناطیسی به سرعت متغیر دارای یک میدان الکتریکی متفاوت است. نتیجه انتشار امواج رادیویی به فضا است ( نگاه کنید به تابش الکترومغناطیسی: تولید تابش الکترومغناطیسی ).
بسیاری از دستگاه های الکترومغناطیسی را می توان با مدارهای متشکل از هادی ها و عناصر دیگر توصیف کرد. این مدارها ممکن است با جریان ثابتی مانند چراغ قوه یا با جریانهای متغیر با زمان کار کنند. عناصر مهم در مدارها عبارتند از منابع قدرت به نام نیروهای الکتروموتور . مقاومت هایی که جریان جریان را برای یک ولتاژ معین کنترل می کنند. خازن هایی که شارژ و انرژی را به طور موقت ذخیره می کنند. و سلف ها که همچنین انرژی الکتریکی را برای مدت محدودی ذخیره می کنند. مدارهای دارای این عناصر را می توان به طور کامل با جبر توصیف کرد. (برای عناصر مدار پیچیده تر مانند ترانزیستورها ، دستگاه نیمه هادی و مدار مجتمع را ببینید ).
دو کمیت ریاضی مرتبط با میدان های برداری، مانند میدان الکتریکی E و میدان مغناطیسی B ، برای توصیف پدیده های الکترومغناطیسی مفید هستند. آنها هستندشار چنین میدانی از طریق یک سطح وانتگرال خط میدان در طول یک مسیر شار میدان از یک سطح اندازه گیری می کند که چه مقدار از میدان در سطح نفوذ می کند. برای هر بخش کوچکی از سطح، شار متناسب با مساحت آن مقطع است و همچنین به جهت گیری نسبی مقطع و میدان بستگی دارد. انتگرال خط یک میدان در امتداد یک مسیر، میزان همسویی میدان با مسیر را اندازه میگیرد. برای هر بخش کوچکی از مسیر، متناسب با طول آن بخش است و همچنین به تراز بودن میدان با آن بخش از مسیر بستگی دارد. وقتی میدان عمود بر مسیر باشد، هیچ سهمی در انتگرال خط وجود ندارد. شارهای E و B از یک سطح و انتگرال های خطی این میدان ها در طول یک مسیر نقش مهمی در نظریه الکترومغناطیسی دارند. به عنوان مثال، شار میدان الکتریکی E از طریق یک سطح بسته، مقدار بار موجود در سطح را اندازه میگیرد. شار میدان مغناطیسی B از طریق یک سطح بسته همیشه صفر است، زیرا هیچ تک قطبی مغناطیسی (بارهای مغناطیسی متشکل از یک قطب منفرد) وجود ندارد که به عنوان منبع میدان مغناطیسی عمل کنند، همانطور که بار منبع میدان الکتریکی است.
https://www.britannica.com/science/electromagnetism