A relação entre eletricidade e magnetismo

Eletricidade e magnetismo são fenômenos separados, porém interconectados, associados à força eletromagnética. Juntos, eles formam a base para eletromagnetismo, uma disciplina essencial da física.

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Exceto pelo comportamento devido à força da gravidade, quase todas as ocorrências da vida cotidiana decorrem da força eletromagnética. É responsável pelas interações entre átomos e pelo fluxo entre matéria e energia. O outro forças fundamentais são as força nuclear fraca e forte, que governam o decaimento radioativo e os formação de núcleos atômicos.

Como a eletricidade e o magnetismo são incrivelmente importantes, é uma boa idéia começar com uma compreensão básica do que são e como funcionam.

A eletricidade é o fenômeno associado a cargas elétricas estacionárias ou móveis. A fonte da carga elétrica pode ser uma partícula elementar, um elétron (que possui uma carga negativa), um próton (que possui uma carga positiva), um íon ou qualquer corpo maior que possua um desequilíbrio de positivo e negativo carregar. Cargas positivas e negativas se atraem (por exemplo, prótons são atraídos por elétrons), enquanto cargas semelhantes se repelem (por exemplo, prótons repelem outros prótons e elétrons repelem outros elétrons).

Exemplos familiares de eletricidade incluem raios, corrente elétrica de uma tomada ou bateria e eletricidade estática. Comum Unidades SI de eletricidade incluem o ampère (A) para corrente, coulomb (C) para carga elétrica, volt (V) para diferença de potencial, ohm (Ω) para resistência e watt (W) para potência. Uma carga pontual estacionária possui um campo elétrico, mas se a carga é acionada, ela também gera um campo magnético.

O magnetismo é definido como o fenômeno físico produzido pela movimentação da carga elétrica. Além disso, um campo magnético pode induzir partículas carregadas a se mover, produzindo uma corrente elétrica. Uma onda eletromagnética (como a luz) tem um componente elétrico e magnético. Os dois componentes da onda viajam na mesma direção, mas orientados em ângulo reto (90 graus) entre si.

Como a eletricidade, o magnetismo produz atração e repulsão entre objetos. Embora a eletricidade seja baseada em cargas positivas e negativas, não existem monopólos magnéticos conhecidos. Qualquer partícula ou objeto magnético tem um pólo "norte" e "sul", com as direções baseadas na orientação do campo magnético da Terra. Gostar pólos de um ímã repelem-se (por exemplo, o norte repele o norte), enquanto os pólos opostos se atraem (o norte e o sul atraem).

Exemplos familiares de magnetismo incluem uma reação da agulha da bússola ao campo magnético da Terra, atração e repulsão de ímãs de barra e a campo eletroímãs. No entanto, toda carga elétrica em movimento possui um campo magnético; portanto, os elétrons orbitais dos átomos produzem um campo magnético; existe um campo magnético associado às linhas de energia; e discos rígidos e alto-falantes dependem de campos magnéticos para funcionar. As principais unidades de magnetismo do SI incluem o tesla (T) para densidade de fluxo magnético, weber (Wb) para fluxo magnético, ampères por metro (A / m) para intensidade do campo magnético e henry (H) para indutância.

A palavra eletromagnetismo deriva de uma combinação das obras gregas elektron, significando "âmbar" e magnetis lithos, que significa "pedra magnésia", que é um minério de ferro magnético. O ancião Os gregos estavam familiarizados com eletricidade e magnetismo, mas os considerou dois fenômenos separados.

O relacionamento conhecido como eletromagnetismo não foi descrito até James Clerk Maxwell publicar Um tratado sobre eletricidade e magnetismo em 1873. O trabalho de Maxwell incluiu vinte equações famosas, que desde então foram condensadas em quatro equações diferenciais parciais. Os conceitos básicos representados pelas equações são os seguintes:

1. Como cargas elétricas repelem, e ao contrário de cargas elétricas atraem. A força da atração ou repulsão é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.
2. Os pólos magnéticos sempre existem como pares norte-sul. Postes iguais repelem e atraem diferentemente.
3. Uma corrente elétrica em um fio gera um campo magnético ao redor do fio. A direção do campo magnético (horário ou anti-horário) depende da direção da corrente. Essa é a "regra da mão direita", onde a direção do campo magnético segue os dedos da mão direita se o polegar estiver apontando na direção atual.
4. Mover um laço de fio na direção ou fora de um campo magnético induz uma corrente no fio. A direção da corrente depende da direção do movimento.

A teoria de Maxwell contradiz a mecânica newtoniana, mas os experimentos provaram as equações de Maxwell. O conflito foi finalmente resolvido pela teoria da relatividade especial de Einstein.

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