אלקטרומגנטיות

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

אלקטרומגנטיות היא הענף בפיזיקה העוסק בתופעות שקשורות למטען חשמלי. בין השאר ענף זה עוסק בשדות חשמליים ומגנטיים.

כמעט כל התופעות שאנו רואים בחיי היום-יום הן תוצאות של האלקטרומגנטיות. חלק ניכר מהכוחות הפועלים בין האטומים הם אלקטרומגנטיים, ומקורם במטען החשמלי החיובי של הפרוטונים בגרעין האטום והמטען החשמלי השלילי של האלקטרונים המקיפים את הגרעין. כך גם לגבי הכוחות המעורבים בתגובות כימיות, שהם כוחות הנוצרים בעקבות פעולות של חלקיקים טעונים זה על זה. בנוסף, ניתן לתאר אור כהפרעות עקביות בשדה אלקטרומגנטי (כלומר, כגלים אלקטרומגנטיים), לכן ניתן לטפל בתופעות האופטיות גם כן באמצעות ענף זה.

תאוריית תורת החשמל והמגנטיות הקלאסית (האלקטרומגנטיות הקלאסית) פותחה על ידי מספר רב של פיזיקאים במהלך המאה ה-19, שהביאו אותה לשיא בעבודתו של ג'יימס קלרק מקסוול, שאיחד את כל התופעות החדשות שנצפו בתקופתו לתאוריה אחת וגילה את הטבע האלקטרומגנטי של האור. אלקטרומגנטיות קלאסית מתארת את התנהגותו של שדה אלקטרומגנטי תוך שימוש במספר משוואות הידועות בשם משוואות מקסוול. הכוח שהשדה האלקטרומגנטי מקרין על חלקיקים טעונים חשמלית ניתן לתיאור בעזרת חוק הכוח של לורנץ. בניסוחה הקלאסי, סתרה האלקטרומגנטיות את המכניקה הניוטונית. סתירה זו נפתרה על ידי אלברט איינשטיין באמצעות ניסוח תורת היחסות הפרטית ששומרת על מהירות האור (קבוע של משוואות מקסוול) אינווריאנטי בכל מערכות הייחוס. בעקבות פיתוח גאומטריית הזמן-מרחב ה-4 ממדי על ידי הרמן מינקובסקי אפשר לנסח את התורה האלקטרומגנטית בצורה טנזורית.

טיפול בבעיות גלים אלקטרומגנטיים בגישה הקלאסית, נעשה בדרכים שונות בהתאם לתחום התדרים האופייני לבעייה. תדרים גבוהים במיוחד, בהם אורך הגל קצר בהרבה מממדי המערכת מטופלים בשיטות אופטיות בהן מסלולי התפשטות הגלים מתוארים על ידי קרניים והשדה עצמו עשוי להיות מתואר על ידי אלומות. בתדרי ביניים הניתוח הוא לרוב בעייתי שכן לא ניתן להשתמש בקירובים אופטיים. לשם כך פותחו טכניקות פתרון נומריות שונות ומושקע מאמץ רב באופטימיזצית שיטות אלה.

אלקטרודינמיקה הינה תת-תחום של האלקטרומגנטיות העוסק בשדות חשמליים ומגנטיים המשתנים במהירות והשפעותיהם על תנועת חלקיקים.

הופעת מכניקת הקוונטים חייבה את קיומה של תאוריה קוונטית של אלקטרומגנטיות. תאוריה זו, שהושלמה בשנת 1970, ידועה בשם אלקטרודינמיקה קוונטית.

[עריכה] כוח לורנץ

מטען המושם בנקודה בה קיימים בד בבד שדה חשמלי ושדה מגנטי, מרגיש כח שקול השווה לסכום הוקטורי של הכח החשמלי והמגנטי המופעלים עליו. כוח זה מכונה כוח לורנץ על שמו של של הפיזיקאי הנודע, הנדריק לורנץ. השדה האלקטרומגנטי מפעיל, אם כן, על מטען חשמלי, q, המושם בו את הכח:

$\ \vec{F} = q \left( \vec{E} + \ \vec{v} \times \vec{B} \right)$ ,

כאשר F הוא הכוח השקול אותו מרגיש המטען, E הוא השדה החשמלי בנקודה, v היא מהירות המטען ו-B הוא השדה המגנטי בנקודה.

נושאים בפיזיקה
מכניקה קלאסית \| אלקטרומגנטיות \| תורת היחסות \| פיזיקת חלקיקים \| תורת השדות הקוונטית \| מכניקת הקוונטים \| פיזיקת מצב מעובה \| מכניקה סטטיסטית \| תרמודינמיקה