All universitetets komplexitet kommer slutligen från fyra grundläggande krafter: tyngdkraften, den starka kärnkraften, den svaga kärnkraften och elektromagnetismen. Elektromagnetism kan vara ett utmanande ämne att studera, men grunderna i vad kraften är och hur den fungerar är ganska enkla, och i synnerhet Lorentz-kraftlagen säger dig de viktigaste punkterna du behöver förstå. Sammanfattningsvis orsakar den elektromagnetiska kraften till skillnad från laddningar - positiva och negativa - att locka varandra, och till skillnad från laddningar för att stöta bort.

TL; DR (för lång; läste inte)

Elektromagnetism är en av de fyra grundläggande krafterna i universum. Den beskriver hur laddade partiklar reagerar på elektriska och magnetiska fält, liksom de grundläggande kopplingarna mellan dem. Elektromagnetisk kraft, som alla krafter, mäts i Newton.

Elektrostatiska krafter beskrivs av Coulombs lag, och både elektriska och magnetiska krafter omfattas av Lorentz-kraftlagen. Men Maxwells fyra ekvationer ger den mest detaljerade beskrivningen av elektromagnetism.
Elektromagnetism: Grunderna <<> Termen elektromagnetism kombinerar de elektriska och magnetiska krafterna till ett enda ord eftersom båda krafterna beror på samma underliggande fenomen. "Laddade" partiklar genererar elektriska fält, och positiva och negativa laddningar reagerar på det fältet annorlunda, vilket förklarar kraften vi observerar. För elektriska interaktioner skjuter positivt laddade partiklar (som protoner) bort positivt laddade partiklar och lockar till sig negativt laddade partiklar (som elektroner), och vice versa. Elektriska fältlinjer sprids direkt utåt från positiva elektriska laddningar, och detta pressar partiklar i riktning mot - eller i motsatt riktning till - fältlinjerna.

Magnetism kommer från magnetfält som genereras av rörliga laddningar. Partiklar svarar inte på magnetfält på samma sätt som de gör på elektriska fält. Magnetfältlinjer bildar cirklar utan början eller slut. Som svar på dem rör sig partiklar i en riktning vinkelrätt mot både deras rörelse och fältlinjen. Liksom med elektriska krafter rör sig positivt laddade partiklar och negativt laddade motsatta riktningar.

Den elektromagnetiska kraften är den näst starkaste kraften i naturen. Den starka kärnkraften är den starkaste, elektromagnetiska krafter är 137 gånger mindre kraftfulla, den svaga kärnkraften är en miljon gånger mindre, och tyngdkraften är mycket, mycket mindre än resten (cirka 6 × 10 ^{- 39 gånger svagare än den starka kärnkraften).
Elektrostatiska styrkor och Coulombs lag |}

"Elektrostatisk kraft" avser den elektriska kraften som genereras av stationära laddningar. Det beskrivs med en enkel ekvation som kallas Coulombs lag. Detta säger att:

F

\u003d kq
_{1 q
2 / r
²}

Här betyder F
kraft, k
är en konstant, q
_{1 och < em> q
2 är laddningarna, och r
är avståndet mellan dem. Större laddningar ger en större kraft, och mer separering försvagar styrkan. Som med alla krafter mäts den elektromagnetiska kraften i Newton (N). Konstanten k
har ett specifikt värde, 9 × 10 ^{9 N m 2 /C 2. Laddning mäts i coulombs (C), och du matar in laddningens tecken (+ eller -) tillsammans med styrkan, så att ekvationen har ett positivt värde för repulsion och ett negativt för attraktion.
The Lorentz Force Law}}

Lorentz-kraftlagen innehåller både magnetiska och elektriska krafter, så det är en av de bästa representationerna av den elektromagnetiska kraften. Lagen säger:

F




\u003d q
( E
+ v
×
B

)

Var E
är magnetfältet, v
är partikelns hastighet, och B
är magnetfältet. Dessa är med fetstil eftersom de är vektorer som har en riktning såväl som en styrka, och ×
-symbolen är med fetstil eftersom det är en vektorprodukt snarare än en enkel multiplikation. Ekvationen säger att den totala kraften är summan av det elektriska fältet och vektorprodukten av partikelns och magnetfältets hastighet, allt multiplicerat med partikelns laddning. Vektorprodukten producerar en kraft i en riktning vinkelrätt mot båda, i linje med föregående avsnitt.
Elektromagnetism i handling: Atomer, ljus, elektricitet och mer.

Elektromagnetism visar sig i många former i dag till -dagsliv och fysik. Atomer hålls samman av den elektromagnetiska attraktionen mellan protonerna i kärnan och elektroner som kretsar kring den. Ljus är en elektromagnetisk våg, där ett oscillerande elektriskt fält genererar ett växlande magnetfält, vilket i sin tur skapar ett elektriskt fält, och så vidare. Detta förutsägs av Maxwells ekvationer (fyra ekvationer som förklarar allt om elektromagnetism på vektorns beräkningsspråk), inklusive den karakteristiska hastigheten som den rör sig. du läser på, med flödet av elektroner som drivs längs elektriska fältlinjer som ger energin. Dessa exempel kliar bara ytan på det stora utbudet av fenomen som förklaras av elektromagnetism.