इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड - शोध आणि भौतिक गुणधर्मांचा इतिहास

विद्युत आणि चुंबकीय घटना मानवजातीला प्राचीन काळापासून ज्ञात आहेत, अखेरीस त्यांनी विद्युल्लता पाहिली आणि अनेक प्राचीन लोकांना विशिष्ट धातूंना आकर्षित करणाऱ्या चुंबकांबद्दल माहिती होती. 4000 वर्षांपूर्वी शोधून काढलेली बगदाद बॅटरी हा एक पुरावा आहे की मानवजातीने आपल्या काळापूर्वी वीज वापरली होती आणि ती कशी कार्य करते हे स्पष्टपणे माहित होते. तथापि, असे मानले जाते की 19 व्या शतकाच्या सुरुवातीपर्यंत, विद्युत आणि चुंबकत्व नेहमी एकमेकांपासून वेगळे मानले जात होते, असंबंधित घटना मानल्या जात होत्या आणि भौतिकशास्त्राच्या वेगवेगळ्या शाखांशी संबंधित होत्या.

चुंबकीय क्षेत्राचा अभ्यास 1269 मध्ये सुरू झाला जेव्हा फ्रेंच शास्त्रज्ञ पीटर पेरेग्रीन (मेरिकॉर्टचे नाइट पियरे) यांनी स्टीलच्या सुया वापरून गोलाकार चुंबकाच्या पृष्ठभागावर चुंबकीय क्षेत्र चिन्हांकित केले आणि निर्धारित केले की परिणामी चुंबकीय क्षेत्र रेषा दोन बिंदूंवर छेदतात ज्याला त्यांनी म्हटले. पृथ्वीच्या ध्रुवाशी साधर्म्य असलेले "ध्रुव".

1819 मध्येच त्याच्या प्रयोगांमध्ये सहभागी झाले.विद्युतप्रवाह वाहून नेणाऱ्या ताराजवळ ठेवलेल्या कंपास सुईचे विक्षेपण आढळले आणि नंतर शास्त्रज्ञाने असा निष्कर्ष काढला की विद्युत आणि चुंबकीय घटनांमध्ये काही संबंध आहे.

5 वर्षांनंतर, 1824 मध्ये, अँपिअर चुंबकासह विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या वायरच्या परस्परसंवादाचे तसेच तारांचे एकमेकांशी परस्परसंवादाचे गणितीय वर्णन करण्यास सक्षम होते, म्हणून ते दिसून आले. अँपिअरचा कायदा: "एकसमान चुंबकीय क्षेत्रामध्ये ठेवलेल्या विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या वायरवर कार्य करणारे बल वायरच्या लांबीच्या प्रमाणात असते, चुंबकीय प्रेरण वेक्टर, चुंबकीय प्रेरण सदिश आणि तार यांच्यातील कोनाचा वर्तमान आणि साइन «.

विद्युतप्रवाहावरील चुंबकाच्या प्रभावाविषयी, अँपिअरने सुचवले की कायम चुंबकाच्या आत सूक्ष्म बंद प्रवाह असतात जे विद्युत प्रवाह वाहून नेणाऱ्या कंडक्टरच्या चुंबकीय क्षेत्राशी संवाद साधून चुंबकाचे चुंबकीय क्षेत्र तयार करतात.

आणखी 7 वर्षांनंतर, 1831 मध्ये, फॅराडेने प्रायोगिकपणे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनची घटना शोधून काढली, म्हणजेच जेव्हा या कंडक्टरवर बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र कार्य करते तेव्हा कंडक्टरमध्ये इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स दिसण्याची वस्तुस्थिती स्थापित करण्यात त्याने व्यवस्थापित केले. दिसत - इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या घटनेचा व्यावहारिक अनुप्रयोग.

उदाहरणार्थ, ताराजवळ कायम चुंबक हलवून, तुम्ही त्यात एक स्पंदन करणारा विद्युत् प्रवाह मिळवू शकता आणि कॉइलपैकी एका कॉइलला स्पंदन करणारा प्रवाह लागू करून, दुसरी कॉइल ज्या सामान्य लोखंडी कोअरवर आहे, त्यावर धडधडणारा विद्युत् प्रवाह येईल. दुसऱ्या कॉइलमध्ये देखील दिसतात.

33 वर्षांनंतर, 1864 मध्ये, मॅक्सवेलने आधीच ज्ञात इलेक्ट्रिक आणि चुंबकीय घटनांचा गणिती पद्धतीने सारांश काढण्यात यश मिळवले - त्याने इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचा एक सिद्धांत तयार केला, ज्यानुसार इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमध्ये एकमेकांशी जोडलेले इलेक्ट्रिक आणि चुंबकीय क्षेत्र समाविष्ट होते. म्हणून, मॅक्सवेलचे आभार, इलेक्ट्रोडायनामिक्समधील मागील प्रयोगांचे परिणाम वैज्ञानिकरित्या एकत्र करणे शक्य झाले.

मॅक्सवेलच्या या महत्त्वाच्या निष्कर्षांचा परिणाम म्हणजे त्याचे भाकीत आहे की, तत्त्वतः, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमधील कोणत्याही बदलामुळे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा निर्माण झाल्या पाहिजेत ज्या स्पेसमध्ये आणि डायलेक्ट्रिक मीडियामध्ये विशिष्ट मर्यादित वेगाने प्रसारित होतात ज्या माध्यमाच्या चुंबकीय आणि डायलेक्ट्रिक परवानगीवर अवलंबून असतात. लहरी प्रसारासाठी.

व्हॅक्यूमसाठी, हा वेग प्रकाशाच्या वेगाच्या बरोबरीचा होता, ज्याच्या संदर्भात मॅक्सवेलने असे गृहीत धरले की प्रकाश देखील एक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह आहे आणि या गृहिततेची नंतर पुष्टी झाली (जरी जंगने ऑर्स्टेडच्या प्रकाशाच्या लहरी स्वरूपाकडे लक्ष वेधले होते. प्रयोग).

दुसरीकडे, मॅक्सवेलने इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमसाठी गणितीय आधार तयार केला आणि 1884 मध्ये मॅक्सवेलची प्रसिद्ध समीकरणे आधुनिक स्वरूपात दिसू लागली. 1887 मध्ये, हर्ट्झने मॅक्सवेलच्या सिद्धांताची पुष्टी केली इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा: प्राप्तकर्ता ट्रान्समीटरने पाठवलेल्या विद्युत चुंबकीय लहरी उचलेल.

शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या अभ्यासाशी संबंधित आहे.क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्सच्या चौकटीत, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन हा फोटॉनचा प्रवाह मानला जातो, ज्यामध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक संवाद वाहक कणांद्वारे चालविला जातो - फोटॉन - वस्तुमानहीन वेक्टर बोसॉन, ज्याला इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या प्राथमिक क्वांटम उत्तेजना म्हणून प्रस्तुत केले जाऊ शकते. म्हणून, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्सच्या दृष्टीकोनातून फोटॉन हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचे एक क्वांटम आहे.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवाद आज भौतिकशास्त्रातील मूलभूत परस्परसंवादांपैकी एक मानला जातो आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षेत्र हे गुरुत्वाकर्षण आणि फर्मिओनिक क्षेत्रांसह मूलभूत भौतिक क्षेत्रांपैकी एक आहे.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डचे भौतिक गुणधर्म

विद्युत किंवा चुंबकीय क्षेत्र किंवा अवकाशात दोन्हीची उपस्थिती चार्ज केलेल्या कणावर किंवा विद्युत् प्रवाहावरील विद्युत चुंबकीय क्षेत्राच्या तीव्र क्रियेद्वारे तपासली जाऊ शकते.

इलेक्ट्रिक फील्ड एका ठराविक बलाने, एका ठराविक शक्तीसह, फिरते आणि स्थिर अशा दोन्ही प्रकारच्या विद्युत शुल्कांवर कार्य करते, दिलेल्या वेळेत स्पेसमधील दिलेल्या बिंदूवर विद्युत क्षेत्राच्या सामर्थ्यावर आणि चाचणी चार्ज q च्या परिमाणावर अवलंबून असते.

चाचणी चार्जवर विद्युत क्षेत्र कोणत्या शक्तीने कार्य करते हे जाणून घेतल्यास आणि चार्जचे परिमाण जाणून घेतल्यास, अवकाशातील दिलेल्या बिंदूवर विद्युत क्षेत्राची ताकद E शोधता येते.

इलेक्ट्रिक फील्ड विद्युत शुल्काद्वारे तयार केले जाते, त्याच्या शक्तीच्या रेषा सकारात्मक शुल्कापासून सुरू होतात (सशर्तपणे त्यांच्याकडून प्रवाहित होतात) आणि नकारात्मक शुल्कांवर समाप्त होतात (सशर्तपणे त्यांच्यामध्ये प्रवाह होतो). अशा प्रकारे, विद्युत शुल्क हे विद्युत क्षेत्राचे स्त्रोत आहेत. विद्युत क्षेत्राचा आणखी एक स्रोत म्हणजे बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र, जे गणितीयदृष्ट्या मॅक्सवेलच्या समीकरणांनी सिद्ध केले आहे.

विद्युत क्षेत्राच्या बाजूने विद्युत चार्जवर कार्य करणारे बल हे विद्युत चुंबकीय क्षेत्राच्या बाजूने दिलेल्या चार्जवर कार्य करणार्‍या बलाचा भाग आहे.

चुंबकीय क्षेत्र हे विद्युत शुल्क (करंट्स) हलवून किंवा वेळ-बदलणाऱ्या विद्युत क्षेत्राद्वारे (मॅक्सवेलच्या समीकरणांमध्ये पाहिल्याप्रमाणे) तयार केले जाते आणि ते केवळ विद्युत शुल्क हलविण्यावर कार्य करते.

फिरत्या चार्जवर चुंबकीय क्षेत्राच्या क्रियेची ताकद चुंबकीय क्षेत्राच्या इंडक्शनच्या प्रमाणात असते, फिरत्या चार्जची परिमाण, त्याच्या हालचालीचा वेग आणि चुंबकीय क्षेत्र B च्या प्रेरण वेक्टरमधील कोनाच्या साइनच्या प्रमाणात असते. आणि चार्जच्या हालचालीच्या गतीची दिशा. या शक्तीचा उल्लेख अनेकदा Lorenzobache force म्हणून केला जातो तो फक्त "चुंबकीय" भाग असतो.

खरं तर, लॉरेन्ट्झ फोर्समध्ये इलेक्ट्रिक आणि चुंबकीय घटकांचा समावेश होतो. चुंबकीय क्षेत्र विद्युत शुल्क (प्रवाह) हलवून तयार केले जाते, त्याच्या बलाच्या रेषा नेहमी बंद असतात आणि विद्युत् प्रवाह व्यापतात.