เนื้อหา
แม่เหล็กไฟฟ้า เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่เข้าใกล้สนามไฟฟ้าและแม่เหล็กจากทฤษฎีเอกภาพเพื่อกำหนดหนึ่งในสี่ของแรงพื้นฐานของจักรวาลที่รู้จักกันจนถึงปัจจุบัน: แม่เหล็กไฟฟ้า แรงพื้นฐานอื่น ๆ (หรือปฏิสัมพันธ์พื้นฐาน) คือแรงโน้มถ่วงและปฏิสัมพันธ์นิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งและอ่อนแอ
แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นทฤษฎีสนามนั่นคือขึ้นอยู่กับขนาดทางกายภาพ เวกเตอร์ หรือ เทนเซอร์ซึ่งขึ้นอยู่กับตำแหน่งในอวกาศและเวลา มันขึ้นอยู่กับสมการเชิงอนุพันธ์ของเวกเตอร์สี่สมการ (สูตรโดย Michael Faraday และพัฒนาเป็นครั้งแรกโดย James Clerk Maxwell ซึ่งเป็นสาเหตุที่พวกเขารับบัพติศมาเป็น สมการ Maxwell) ที่อนุญาตให้ทำการศึกษาร่วมกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กตลอดจนกระแสไฟฟ้าโพลาไรซ์ไฟฟ้าและโพลาไรซ์แม่เหล็ก
ในทางกลับกันแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นทฤษฎีระดับมหภาคซึ่งหมายความว่ามันศึกษาปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่ซึ่งใช้ได้กับอนุภาคจำนวนมากและระยะทางที่มากเนื่องจากในระดับอะตอมและโมเลกุลจะทำให้เกิดระเบียบวินัยอื่นที่เรียกว่ากลศาสตร์ควอนตัม
ถึงกระนั้นหลังจากการปฏิวัติควอนตัมของศตวรรษที่ 20 การค้นหาทฤษฎีควอนตัมของปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าก็ถูกนำมาใช้จึงก่อให้เกิดไฟฟ้าพลศาสตร์ควอนตัม
- ดูเพิ่มเติม: วัสดุแม่เหล็ก
พื้นที่ใช้งานแม่เหล็กไฟฟ้า
สาขาวิชาฟิสิกส์นี้เป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาสาขาวิชาและเทคโนโลยีมากมายโดยเฉพาะวิศวกรรมและอิเล็กทรอนิกส์ตลอดจนการกักเก็บไฟฟ้าและแม้แต่การใช้ในด้านสุขภาพการบินหรือการก่อสร้าง ในเมือง.
สิ่งที่เรียกว่าการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่สองหรือการปฏิวัติเทคโนโลยีจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากไม่มีการพิชิตไฟฟ้าและแม่เหล็กไฟฟ้า
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้แม่เหล็กไฟฟ้า
- แสตมป์. กลไกของอุปกรณ์ในชีวิตประจำวันเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนของประจุไฟฟ้าผ่านแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งสนามแม่เหล็กดึงดูดค้อนโลหะขนาดเล็กไปที่ระฆังขัดขวางวงจรและปล่อยให้มันเริ่มต้นใหม่อีกครั้งดังนั้นค้อนจึงกระแทกซ้ำ ๆ และ สร้างเสียงที่ดึงดูดความสนใจของเรา
- รถไฟแขวนแม่เหล็ก แทนที่จะกลิ้งไปบนรางเหมือนรถไฟทั่วไปโมเดลรถไฟสุดล้ำนี้ถูกจัดให้มีการลอยตัวแม่เหล็กด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าทรงพลังที่ติดตั้งไว้ที่ส่วนล่าง ดังนั้นแรงผลักไฟฟ้าระหว่างแม่เหล็กและโลหะของชานชาลาที่รถไฟวิ่งจะทำให้น้ำหนักของรถอยู่ในอากาศ
- หม้อแปลงไฟฟ้า. หม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งเป็นอุปกรณ์ทรงกระบอกที่ในบางประเทศที่เราเห็นบนสายไฟทำหน้าที่ควบคุม (เพิ่มหรือลด) แรงดันไฟฟ้าของกระแสสลับ พวกเขาทำเช่นนี้ผ่านขดลวดที่จัดเรียงรอบแกนเหล็กซึ่งสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอนุญาตให้ปรับความเข้มของกระแสไฟฟ้าขาออกได้
- มอเตอร์ไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นเครื่องจักรไฟฟ้าที่โดยการหมุนรอบแกนจะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล พลังงานนี้เป็นสิ่งที่ก่อให้เกิดการเคลื่อนไหวของมือถือ การทำงานของมันขึ้นอยู่กับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าของแรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างแม่เหล็กและขดลวดที่กระแสไฟฟ้าไหลเวียน
- ไดนาโม อุปกรณ์เหล่านี้ใช้เพื่อใช้ประโยชน์จากการหมุนของล้อของยานพาหนะเช่นรถยนต์เพื่อหมุนแม่เหล็กและสร้างสนามแม่เหล็กที่ป้อนกระแสสลับไปยังขดลวด
- โทรศัพท์. ความมหัศจรรย์ที่อยู่เบื้องหลังอุปกรณ์ในชีวิตประจำวันนี้ไม่มีใครอื่นนอกจากความสามารถในการแปลงคลื่นเสียง (เช่นเสียง) ให้เป็นมอดูเลตของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถส่งผ่านสายเคเบิลไปยังเครื่องรับที่ปลายอีกด้านหนึ่งที่สามารถเทได้ กระบวนการและกู้คืนคลื่นเสียงที่มีแม่เหล็กไฟฟ้า
- เตาอบไมโครเวฟ เครื่องใช้เหล่านี้ทำงานจากการสร้างและความเข้มข้นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบนอาหาร คลื่นเหล่านี้คล้ายกับคลื่นที่ใช้ในการสื่อสารทางวิทยุ แต่มีความถี่สูงที่หมุนทูต (อนุภาคแม่เหล็ก) ของอาหารด้วยความเร็วสูงมากเนื่องจากพวกมันพยายามจัดแนวกับสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น การเคลื่อนไหวนี้เป็นสิ่งที่สร้างความร้อน
- การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) การประยุกต์ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าทางการแพทย์นี้เป็นความก้าวหน้าที่ไม่เคยมีมาก่อนในเรื่องสุขภาพเนื่องจากช่วยให้สามารถตรวจสอบภายในร่างกายของสิ่งมีชีวิตได้ด้วยวิธีที่ไม่รุกรานจากการจัดการแม่เหล็กไฟฟ้าของอะตอมไฮโดรเจนที่มีอยู่ในนั้นเพื่อสร้าง ฟิลด์ที่สามารถตีความได้โดยคอมพิวเตอร์เฉพาะทาง
- ไมโครโฟน อุปกรณ์เหล่านี้ใช้งานได้ทั่วไปในปัจจุบันเนื่องจากไดอะแฟรมดึงดูดโดยแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งความไวต่อคลื่นเสียงทำให้สามารถแปลเป็นสัญญาณไฟฟ้าได้ จากนั้นสามารถส่งและถอดรหัสจากระยะไกลหรือแม้กระทั่งจัดเก็บและทำซ้ำในภายหลัง
- สเปกโตรมิเตอร์มวล. เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบของสารประกอบทางเคมีบางชนิดได้อย่างแม่นยำโดยเริ่มจากการแยกแม่เหล็กของอะตอมที่ประกอบขึ้นด้วยวิธีการแตกตัวเป็นไอออนและการอ่านค่าโดยคอมพิวเตอร์เฉพาะ
- ออสซิลโลสโคป. เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ที่มีจุดประสงค์เพื่อแสดงสัญญาณไฟฟ้าที่แตกต่างกันในรูปแบบกราฟิกเมื่อเวลาผ่านไปโดยมาจากแหล่งเฉพาะ สำหรับสิ่งนี้พวกเขาใช้แกนพิกัดบนหน้าจอซึ่งเส้นเป็นผลคูณของการวัดแรงดันไฟฟ้าจากสัญญาณไฟฟ้าที่กำหนด ใช้ในทางการแพทย์เพื่อวัดการทำงานของหัวใจสมองหรืออวัยวะอื่น ๆ
- การ์ดแม่เหล็ก เทคโนโลยีนี้ช่วยให้การมีอยู่ของบัตรเครดิตหรือบัตรเดบิตซึ่งมีเทปแม่เหล็กโพลาไรซ์ในลักษณะใดวิธีหนึ่งเพื่อเข้ารหัสข้อมูลตามการวางแนวของอนุภาคแม่เหล็กไฟฟ้า ด้วยการนำข้อมูลเข้ามาใช้เครื่องมือที่กำหนดโดยเฉพาะโพลาไรซ์อนุภาคดังกล่าวดังนั้นคำสั่งดังกล่าวจึงสามารถ "อ่าน" เพื่อดึงข้อมูล
- ที่จัดเก็บข้อมูลดิจิทัลบนเทปแม่เหล็ก กุญแจสำคัญในโลกของคอมพิวเตอร์และคอมพิวเตอร์ช่วยให้สามารถจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากบนดิสก์แม่เหล็กที่มีอนุภาคเป็นโพลาไรซ์ในลักษณะเฉพาะและถอดรหัสได้ด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ดิสก์เหล่านี้สามารถถอดออกได้เช่นไดรฟ์ปากกาหรือฟล็อปปี้ดิสก์ที่หมดอายุแล้วหรืออาจเป็นแบบถาวรและซับซ้อนมากขึ้นเช่นฮาร์ดไดรฟ์
- กลองแม่เหล็ก รูปแบบการจัดเก็บข้อมูลนี้เป็นที่นิยมในทศวรรษ 1950 และ 1960 เป็นรูปแบบแรกของการจัดเก็บข้อมูลแม่เหล็ก เป็นกระบอกโลหะกลวงที่หมุนด้วยความเร็วสูงล้อมรอบด้วยวัสดุแม่เหล็ก (เหล็กออกไซด์) ซึ่งข้อมูลถูกพิมพ์ด้วยระบบโพลาไรซ์ที่เข้ารหัส แตกต่างจากแผ่นดิสก์มันไม่มีหัวอ่านและทำให้มันมีความคล่องตัวในการดึงข้อมูล
- ไฟจักรยาน. ไฟที่ติดตั้งอยู่ด้านหน้าของจักรยานซึ่งจะเปิดขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ทำงานด้วยการหมุนของล้อที่แม่เหล็กติดอยู่การหมุนซึ่งก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กและเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสลับเล็กน้อย จากนั้นประจุไฟฟ้านี้จะถูกส่งไปยังหลอดไฟและเปลี่ยนเป็นแสง
- ดำเนินการต่อด้วย: การใช้งานทองแดง
