[ Fizică generală ] Constanța / România 04 ecuații · ∞ aplicații

Electromagnetism

„Light is electromagnetic"
J. C. Maxwell, 1865
F = qE + qv×B c = 1/√(μ₀ε₀)
Fundamentul — [0 1]

Cele patru ecuații ale lui Maxwell

§ I
∮ E·dA = Q/ε₀

Legea lui Gauss

Fluxul câmpului electric printr-o suprafață închisă este proporțional cu sarcina electrică totală din interior. Sursele câmpului electric sunt sarcinile.

§ II
∮ B·dA = 0

Gauss pentru magnetism

Fluxul câmpului magnetic printr-o suprafață închisă este întotdeauna zero. Nu există monopoli magnetici — liniile câmpului sunt curbe închise.

§ III
∮ E·dl = −dΦB/dt

Legea lui Faraday

Un câmp magnetic variabil în timp generează un câmp electric. Principiul inducției electromagnetice — baza generatoarelor, transformatoarelor și motoarelor.

§ IV
∮ B·dl = μ₀(I + ε₀ dΦE/dt)

Legea Ampère–Maxwell

Câmpurile magnetice sunt generate de curenți electrici și de câmpuri electrice variabile. Termenul adăugat de Maxwell explică propagarea undelor electromagnetice.

Concepte fundamentale — [1 0]
01 / CÂMP

Câmpul electric

Regiune a spațiului în care o sarcină electrică de test simte o forță. Descris de vectorul E, cu unitatea [V/m]. Sarcinile pozitive sunt surse, cele negative sunt puțuri.

02 / CÂMP

Câmpul magnetic

Generat de sarcini electrice în mișcare (curenți) sau de momente magnetice intrinseci. Vectorul B, măsurat în tesla [T]. Forța Lorentz leagă câmpurile de particulele încărcate.

03 / POTENȚIAL

Potențial și tensiune

Potențialul electric V reprezintă energia potențială pe unitate de sarcină. Diferența de potențial (tensiunea) între două puncte determină curentul într-un circuit.

04 / INDUCȚIE

Inducția electromagnetică

Un flux magnetic variabil printr-un circuit induce o tensiune electromotoare. Descoperirea lui Faraday care a făcut posibile dinamul, transformatorul și întreaga rețea electrică.

05 / UNDE

Unde electromagnetice

Oscilații cuplate ale câmpurilor E și B care se propagă prin vid cu viteza luminii. Lumina vizibilă, undele radio, razele X și gamma sunt toate aceleași fenomen la frecvențe diferite.

06 / CIRCUITE

Legea lui Ohm

Relația fundamentală între tensiune, curent și rezistență în materialele ohmice. Baza analizei circuitelor electrice — de la rezistoare simple la rețele complexe.

Aplicații — [1 1]

De la teorie la tehnologie

01
Generatoare & motoare Conversia energiei mecanice în electrică și invers, prin inducție electromagnetică.
Inducție
02
Comunicații wireless Radio, televiziune, Wi-Fi, rețele mobile — toate exploatează propagarea undelor electromagnetice.
Unde
03
Imagistică medicală RMN, raze X, tomografie — instrumentele moderne de diagnostic bazate pe interacțiunea câmpurilor cu țesuturile.
Aplicat
04
Fibre optice Transmisia datelor prin reflexie totală internă a luminii — coloana vertebrală a internetului modern.
Optică
05
Acceleratoare de particule Câmpuri electrice și magnetice accelerează și ghidează particulele — LHC, sincrotroane, ciclotroane.
Cercetare