전자기력이 없는 세상을 상상해보세요. 우리가 의존하는 빛, 현대 기술을 움직이는 전력, 심지어 입자들 사이의 근본적인 상호작용도 존재하지 않을 것입니다.전자기성자연의 네 가지 기본 힘 중 하나는 이러한 본질적인 현상을 이해하는 열쇠입니다.
전자기 상호 작용: 우리 우주 의 기초
전자기 상호작용은 전하 물체, 자기 물질, 그리고 전자기장 사이의 힘을 설명합니다. 전기와 자기,전자기장, 빛, 원자 구조, 고체 물리학, 광학, 화학, 분자 생물학의 기초를 형성합니다. 모든 전자기 효과는 전하 입자 간의 상호 작용에서 발생합니다.자기 모멘트가 있는 입자, 그리고 전자기장.
전자기력 의 구성 요소
- 전기 충전:양전하 또는 음전하를 가질 수 있는 기본 입자의 본질적 특성. 가장 일반적인 전하 입자는 음전하의 전자와 양전하의 양성자이다.물체들은 전자의 과잉 또는 부족으로 인해 전하를 받는다, 이동 전하가 전기 전류를 생성하는 동안.
- 내성 자기 모멘트:전기 전하와 달리, 자기 단극은 존재하지 않는다. 그러나, 특정 입자는 자기 이중극 모멘트를 가지고 있으며, 현미경 막대 자석처럼 행동한다.영구 자석 은 정렬 된 자기 모멘트 를 가진 입자 들 의 집합 으로 이루어져 있다.
- 전자기장:에너지와 운동량을 운반하는 전하 입자와 자기 물질에 의해 생성되는 물리적 필드이 통일된 필드는 분리할 수 없는 두 가지 구성요소인 전기장과 자기장으로 구성되어 있는데, 이 둘은 다섯 가지 주요 형태로 나타난다.:
전자기장은 다음과 같이 존재할 수 있습니다.
- 정전기장 (무용할 정도의 자기력을 가진 정전기장)
- 마그네스토틱 필드 (무용한 전력을 가진 정적 자기 필드)
- 준정적 전기장 (전력 구성 요소가 지배적인 천천히 변화하는 필드)
- 준정적 자기장 (주류 자기 성분으로 천천히 변하는 장)
- 전자기파 (라디오파에서 감마선까지 전 스펙트럼에 걸쳐 빛으로 전파되는 빠르게 진동하는 필드)
전자기 를 지배 하는 법칙
맥스웰 방정식은 전자기장의 행동을 포괄적으로 설명합니다.
- 가우스의 법칙: 전하 입자들은 전기장을 생성한다
- 가우스의 자기법: 자기적 단극은 존재하지 않는다
- 파라데이의 법칙: 자기장 변화로 인해 전기장
- 앰페르-맥스웰 법칙: 전하의 이동과 전기장의 변화로 인해 자기장이 생성됩니다.
전자기력 과 양자 특성
로렌츠 힘 법칙은 전자기장이 전하 입자와 어떻게 상호 작용하는지 설명합니다. 화학 결합에서 전기 모터까지의 현상을 설명합니다. 양자 규모에서,전자기 상호작용은 분리된 패킷을 통해 발생합니다.:
- 전자기장 양자로서의 광선
- 원자 입자의 전하를 분리 전하 양자로서
- 내재적인 자기 모멘트의 원천으로서의 양자 스핀
물질적 영향 과 역사적 발전
물질은 서로 다른 전자기 행동을 나타냅니다.
- 자유전하를 가진 전도기 (금속, 플라스마)
- 결합된 전하를 가진 단열제 (플라스틱, 유리)
- 정렬된 자기 모멘트를 가진 자기 물질 (철, 니켈)
전자기학의 발전은 고대 그리스의 관측에서 현대 양자 이론에 이르기까지 진행된다.
- 프랭클린, 쿨롬, 비오트-사바르트의 18세기와 19세기의 발견
- 파라데이의 1820년대-1850년대 전자기 인덕션의 돌파구
- 맥스웰의 1861년 이론적 통일과 전자기파 예측
- 1880년대 헤르츠의 전파 실험 확인
- 에디슨 과 테슬라 의 전기 발명
- 20세기 아인슈타인, 하이젠베르크, 디라크의 양자 개발
오늘날, QED는 표준 모델의 일부를 형성하고 나머지 질문은 자기적 독점과 다른 기본 힘과의 통합을 포함합니다.양자 전자기학의 이해는 반도체 기술과 디지털 혁명을 가능하게 했습니다., 우리의 기술 풍경을 계속 형성합니다.