En physique, la force électromagnétique est une influence qui affecte les particules chargées électriquement. Avec gravité, il est la force que les humains rencontrent plus sur une base quotidienne, et il explique la plupart des phénomènes dont les gens sont familiers. Il est responsable de l'électricité, le magnétisme, et de la lumière, il tient les électrons et les protons ensemble en atomes, et il permet à des atomes liés ensemble pour former des molécules et des lecteurs de réactions chimiques. Cette force est également responsable de la solidité des objets solides et est la raison pour laquelle ils ne peuvent pas passer par un autre.
La force électromagnétique est l'une des quatre forces fondamentales de la nature. Les trois autres sont la force gravitationnelle, la force nucléaire forte et la force nucléaire faible. La force nucléaire forte est le plus fort d'entre eux, mais il ne fonctionne que sur une très courte distance. La force électromagnétique est la deuxième plus forte et, comme la gravité, fonctionne sur des distances illimitées.
La loi du carré inverse
Comme la gravité, la force électromagnétique suit la loi de l'inverse du carré. Cela signifie que la force de la force est inversement proportionnelle au carré de la distance de la source.Ainsi, par exemple, si quelqu'un se déplace de 5 unités loin de la source de la force, l'intensité est réduite à 1/25ème.
Charges positives et négatives
Contrairement à la gravité, la force électromagnétique n'est ressenti que par des objets qui ont une charge électrique, qui peut être positif ou négatif. Les objets avec différents types de charges s'attirent, mais ceux qui ont le même type se repoussent. Cela signifie que la force peut être attractive ou répulsive, en fonction des frais impliqués. Comme la plupart des objets, la plupart du temps, n'ont pas de charge électrique globale, ils ne se sentent pas la force électromagnétique, ce qui explique la gravité, mais une force beaucoup plus faible, domine sur de grandes échelles.
Lorsque deux matériaux différents se frottent, des électrons peuvent passer de l'un à l'autre, en laissant un avec une charge positive et l'autre avec une charge négative. Les deux vont alors attirer l'autre, et peuvent être attirés par les objets électriquement neutres. Ceci est connu comme l'électricité statique et peut être démontrée par diverses expériences simples, comme se frotter un ballon avec un morceau de fourrure et de le coller sur un mur - il y est maintenu par attraction électrostatique.
Un courant électrique circule lorsque les électrons se déplacent le long d'un fil ou autre élément conducteur à partir d'une région avec un excès d'électrons à une situation où il existe un déficit. Le courant est dit à l'écoulement du négatif au positif. Dans un circuit simple à l'aide d'une batterie, les électrons circulent à partir de la borne positive à la borne négative lorsque le circuit est fermé.
À l'échelle atomique, l'attraction entre les protons chargés positivement dans le noyau et les électrons chargés négativement en dehors détient les atomes entre eux et leur permet de se lier les uns aux autres pour former des molécules et des composés. Les protons dans le noyau sont maintenus en place par la force nucléaire forte, qui, à cette très petite échelle, surmonte la répulsion électromagnétique.
Champs électromagnétiques
Le concept de champs électromagnétiques a été développé par le scientifique Michael Faraday au début du 19e siècle. Il a montré que les objets chargés électriquement et magnétisés pourraient influencer un autre à distance. Par exemple, un courant électrique circulant à travers une bobine de fil peut dévier l'aiguille d'une boussole et d'induire un courant dans l'autre, à proximité, la bobine. Il a également montré qu'un champ magnétique changeant pourrait produire un courant électrique dans un fil. Cela établit un lien entre l'électricité et le magnétisme et l'existence d'un champ qui varie avec la distance qui entoure les objets chargés électriquement ou magnétique.
Plus tard, au 19ème siècle, le physicien James Clerk Maxwell a produit une série d'équations qui expliquent non seulement la relation entre l'électricité et le magnétisme, mais a également montré que la lumière était une perturbation ondulatoire du champ électromagnétique. Il a tiré cette conclusion quand il calcule la vitesse à laquelle électromagnétique influe sur les voyages et a trouvé que c'était toujours la vitesse de la lumière. L'implication était que la lumière était une forme de rayonnement électromagnétique qui a voyagé comme des vagues. Cela a conduit à la théorie del'électrodynamique classique, dans laquelle une onde électromagnétique est généré par une charge électrique mobile. Le mouvement d'une bobine de fil de fer dans un champ magnétique permet de générer des ondes radio de faible énergie, tandis que le mouvement plus énergique des électrons dans un fil chaud peut générer de la lumière visible.
Électrodynamique quantique
Avec l'enquête de Einstein de l'effet photoélectrique, dans laquelle la lumière peut déloger les électrons d'une surface métallique, est venue la découverte que le rayonnement électromagnétique (EMR) peut se comporter comme des particules ainsi que des vagues.Ces particules sont appelées photons. Les électrons d'un atome peuvent gagner de l'énergie en absorbant un photon et perdre de l'énergie en émettant un. De cette façon, EMR peut être expliqué comme l'émission de photons lorsque les électrons subissent une baisse des niveaux d'énergie.
Selon la théorie quantique, les quatre forces de la nature peuvent être expliquées en termes de l'échange de particules, comme des photos, dans le cas de la force électromagnétique.Pour expliquer cette force d'une manière qui est compatible avec la théorie quantique, la théorie de l'électrodynamique quantique a été développée. L'idée est que la force électromagnétique est médiée par des photons "virtuels" qui n'existent que fugitivement lors des interactions entre particules chargées. Il explique toutes les interactions électromagnétiques à des tests rigoureux ont prouvé que c'est une théorie très précise.
