전자기장 - 발견 및 물리적 특성의 역사

전기 및 자기 현상은 고대부터 인류에게 알려져 왔으며 결국 번개를 보았고 많은 고대인들은 특정 금속을 끌어당기는 자석에 대해 알고 있었습니다. 4000년 전에 발명된 바그다드 전지는 인류가 우리 시대보다 오래 전에 전기를 사용했고 그것이 어떻게 작동하는지 분명히 알고 있었다는 증거 중 하나입니다. 그러나 19세기 초까지 전기와 자기는 항상 서로 별개의 현상으로 간주되어 서로 다른 물리학 분야에 속하는 것으로 여겨졌습니다.

자기장에 대한 연구는 1269년 프랑스 과학자 Peter Peregrin(Mericourt의 Knight Pierre)이 강철 바늘을 사용하여 구형 자석의 표면에 자기장을 표시하고 그 결과 자기장선이 그가 명명한 두 지점에서 교차한다는 것을 확인하면서 시작되었습니다. 지구의 극과 유사하게 "극".

외르스테드는 1819년에만 실험에 참여했습니다.전류가 흐르는 전선 근처에 놓인 나침반 바늘의 편향을 발견한 다음 과학자는 전기 현상과 자기 현상 사이에 어떤 연결이 있다고 결론지었습니다.

5년 후인 1824년에 Ampere는 전류가 흐르는 전선과 자석의 상호 작용 및 전선 간의 상호 작용을 수학적으로 설명할 수 있었습니다. 암페어의 법칙: "균일한 자기장에 놓인 전류가 흐르는 도선에 작용하는 힘은 도선의 길이에 비례하며, 자기 유도 벡터, 자기 유도 벡터와 와이어 사이의 각도의 전류 및 사인 «.

전류에 대한 자석의 효과와 관련하여 Ampere는 영구 자석 내부에 전류 전달 도체의 자기장과 상호 작용하는 자석의 자기장을 생성하는 미세한 폐쇄 전류가 있다고 제안했습니다.

7 년 후인 1831 년 패러데이는 전자기 유도 현상을 실험적으로 발견했습니다. 즉, 변화하는 자기장이이 도체에 작용하는 순간 도체에 기전력이 나타난다는 사실을 확립했습니다. 바라보다 - 전자기 유도 현상의 실용화.

예를 들어 영구 자석을 와이어 근처로 이동하면 그 안에 맥동 전류를 얻을 수 있고 두 번째 코일이 있는 공통 철심에서 코일 중 하나에 맥동 전류를 적용하면 맥동 전류가 두 번째 코일에도 나타납니다.

33년 후인 1864년에 Maxwell은 이미 알려진 전기 및 자기 현상을 수학적으로 요약하는 데 성공했습니다. 그는 전자기장에 상호 연결된 전기장과 자기장이 포함된다는 전자기장 이론을 만들었습니다. 그래서 맥스웰 덕분에 이전의 전기역학 실험 결과를 과학적으로 결합하는 것이 가능해졌습니다.

Maxwell의 이러한 중요한 결론의 결과는 원칙적으로 전자기장의 모든 변화는 매체의 자기 및 유전 유전율에 따라 달라지는 특정 유한 속도로 공간과 유전체 매체에서 전파되는 전자기파를 생성해야 한다는 그의 예측입니다. 전파 물결 모양.

진공의 경우 이 속도는 빛의 속도와 같은 것으로 판명되었으며, 이와 관련하여 Maxwell은 빛도 전자기파라고 가정했고 이 가정은 나중에 확인되었습니다(Jung은 Oersted보다 오래 전에 빛의 파동성을 지적했지만 실험).

반면에 맥스웰은 전자기학의 수학적 기초를 만들었고 1884년 맥스웰의 유명한 방정식이 현대적인 형태로 나타났습니다. 1887년 Hertz는 Maxwell의 이론을 확인했습니다. 전자파: 수신기는 송신기에서 보낸 전자파를 수신합니다.

고전 전기역학은 전자기장 연구를 다룬다.양자 전기 역학의 틀에서 전자기 복사는 전자기 상호 작용이 전자기장의 기본 양자 여기로 표현될 수 있는 질량 없는 벡터 보손인 캐리어 입자에 의해 전달되는 광자의 흐름으로 간주됩니다. 따라서 광자는 양자전기역학의 관점에서 전자기장의 양자이다.

전자기적 상호작용은 오늘날 물리학의 근본적인 상호작용 중 하나로 여겨지고 있으며, 전자기장은 중력장, 페르미온장과 함께 근본적인 물리장 중 하나이다.

전자기장의 물리적 특성

공간에서 전기장이나 자기장 또는 둘 모두의 존재는 하전 입자나 전류에 대한 전자기장의 강한 작용으로 판단할 수 있습니다.

전계는 주어진 시간에 공간의 주어진 지점에서 전계의 강도와 시험 전하 q의 크기에 따라 일정한 힘으로 이동 및 정지 전하 모두에 작용합니다.

전계가 시험 전하에 작용하는 힘(크기 및 방향)과 전하의 크기를 알면 공간의 주어진 지점에서 전계 강도 E를 찾을 수 있습니다.

전기장은 전하에 의해 생성되며, 그 힘선은 양전하에서 시작하여 (조건부로 흐름) 음전하에서 끝납니다 (조건부로 흐름). 따라서 전하는 전기장의 원천입니다. 전기장의 또 다른 원인은 변화하는 자기장이며 이는 Maxwell의 방정식으로 수학적으로 증명됩니다.

전기장 측면에서 전하에 작용하는 힘은 전자기장 측면에서 주어진 전하에 작용하는 힘의 일부입니다.

자기장은 움직이는 전하(전류) 또는 시변 전기장(맥스웰 방정식에서 볼 수 있음)에 의해 생성되며 움직이는 전하에만 작용합니다.

움직이는 전하에 대한 자기장의 작용 강도는 자기장의 유도, 움직이는 전하의 크기, 이동 속도 및 자기장 유도 벡터 B 사이의 각도의 사인에 비례합니다. 그리고 전하의 이동 속도 방향. 이 힘은 종종 Lorenzobache 힘이라고 불리며 그 힘의 "자기" 부분일 뿐입니다.

실제로 Lorentz 힘에는 전기 및 자기 구성 요소가 포함됩니다. 자기장은 이동하는 전하(전류)에 의해 생성되며, 그 자력선은 항상 닫혀 있고 전류를 덮습니다.