Denne artikkelen mangler
kildehenvisninger
, og opplysningene i den kan dermed være vanskelige a
verifisere
. Kildeløst materiale kan bli
fjernet
. Helt uten kilder.
(
10. okt. 2015
)
Elektromagnetisme
(
Elektrodynamikk
) er den delen av
fysikken
som beskriver alle
elektriske
og
magnetiske
fenomen i en og samme teori. Teorien er svært omfattende og beskriver
elektrisk ladning
,
elektrisk strøm
, elektriske og magnetiske krefter, lys og annen elektromagnetisk straling, samt mye mer. Elektromagnetismen utnyttes i voldsom utstrekning
i dagliglivet, f.eks. ved navigasjon, elektronikk, belysning, transport, oppvarming, osv.
Klassisk elektromagnetisme beskrives av
Maxwells likninger
som ble samlet pa 1860-tallet. Alle andre elektromagnetiske lover kan i teorien utledes fra disse. I partikkelfysikk er elektromagnetisme en av de fire
fundamentalkreftene
og elektromagnetiske krefter forklares som utveksling av virtuelle foton. Som konsekvens av dette er alle fysiske fenomen, utenom gravitasjon, fra atomskala og oppover, egentlig forkledd elektromagnetisme, i hvert fall i teorien. I praksis er dog mange fenomen ikke omtalt som elektromagnetisme, deriblant kontaktkrefter, friksjon og viskositet.
For systemer i ro kan
elektrisitet
og
magnetisme
beskrives hver for seg, men ved bevegelse ma de beskrives sammen. Derfor er det vanlig a omtale elektromagnetisme som elektrodynamikk. Det er to lover som binder elektrisitet og magnetisme sammen
Den viktigste oppdagelsen ved forening av elektrisitet og magnetisme var at
lys
er
elektromagnetiske bølger
, dvs. koordinerte svingninger i elektriske og magnetiske felter. Disse feltene star normalt pa retningen til lysstralen og ogsa normalt pa hverandre. Retningen pa det elektromagnetiske feltet kalles stralens
polarisering
.
- Kraftverk
omdanner andre energiformer til elektrisk energi (ikke elektrisk kraft!). Elektrisk energi har høy energikvalitet og kan dermed brukes til det meste, slik som a flytte tog, lage lys, bevege industrielle roboter, oppvarming, osv.
- Elektronikk
bruker elektromagnetisme til informasjon og kommunikasjon.
- Elektrolyse
bruker elektromagnetisme til a skille kjemiske stoffer.
- Optikk
er bruk av lys, som igjen er en undergren av elektromagnetismen.
- Astronomi
all viten om himmelen kommer i hovedsak fra elektromagnetisk straling.
Statisk elektrisitet har vært kjent siden antikken. Ordet ≪elektro≫ kommer fra det greske navnet pa rav, siden rav kan bli elektrisk ladd og tiltrekke lette gjenstander som harstra. Magnetisme har i vesten vært kjent siden 1600-tallet hvor det først ble brukt i
skipskompass
.
En gradvis bedre forstaelse kom pa 1700-tallet hvor det ble gjort grunnleggende eksperimenter og teorier av fysikere som
Benjamin Franklin
(1706?1770),
Charles Augustin Coulomb
(1736?1806),
Luigi Galvani
(1737?1798),
Alessandro Volta
(1745?1827),
Andre-Marie Ampere
(1775?1836),
Hans Christian Ørsted
(1777?1851),
Carl Friedrich Gauss
(1777?1855),
Georg Simon Ohm
(1789?1854),
Michael Faraday
(1791?1867). Alt dette arbeidet ble sammenfattet (og revidert) av
James Clerk Maxwell
i 1860-arene. Først da kan snakke om elektromagnetisme som en enhetlig teori. Mot slutten av 1800-tallet og begynnelsen av 1900-tallet ble det gjort voldsomme framskitt innen anvendelser, av folk som
Nikola Tesla
,
Samuel Morse
,
Antonio Meucci
,
Thomas Edison
,
George Westinghouse
,
Werner von Siemens
,
Charles Steinmetz
, og
Alexander Graham Bell
.
Pa 1900-tallet kom to store nye fundamentale teorier,
relativitetsteorien
og
kvantemekanikken
og begge disse fikk konsekvenser for elektromagnetismen. Det var en uoverensstemmelse mellom Maxwells likninger og Newtons lover som inspirerte
Albert Einstein
til a formulere spesiell relativitetsteori.
Den mikroskopiske teorien for elektromagnetisme er
kvanteelektrodynamikk
(QED). Først kom en kvantemekanisk beskrivelse av elektroner av
Paul Dirac
rundt 1930. Den fulle teorien ble utviklet av
Richard Feynman
,
Freeman Dyson
,
Julian Schwinger
, og
Sin-Itiro Tomonaga
i 1940-arene.
- Hovedartikkel
Elektrisk ladning
Elektrisk ladning er opphav til elektriske felter og elektriske krefter. Disse kreftene beskrives av
Coulombs lov
. Ladninger kan være positive eller negative, hvor ladninger med samme fortegn frastøter hverandre og ulike fortegn tiltrekker hverandre. Vanlig symbol for elektrisk ladning er
Q
og SI-enhet er
C
.
Protonets
og
elektronets
ladning kalles
elementærladning
med henholdsvis positivt og negativt fortegn.
- hovedartikkel
Elektrisk strøm
Elektrisk strøm er elektrisk ladning i bevegelse. Vanlig symbol er
I
og SI-enhet er
A
, som ogsa er en grunnenhet.
- hovedartikkel
Elektrisk spenning
Spenning er forskjell i elektrisk potensial mellom to punkter, dvs. et mal pa hvor mye energi som trengs a flytte en ladning mellom punktene per ladning. Vanlig symbol er
U
og SI-enhet er
V
.
- Hovedartikkel
Elektrisk felt
Er den egenskapen ved rommet rundt elektriske ladninger som gjør at ladninger tiltrekker og frastøter hverandre. Elektrisk felt er elektrisk kraft per ladning. Vanlig symbol er
E
og SI-enhet er
N
/
C
som ogsa er lik
V
/
m
.
- Hovedartikkel
Magnetisk felt
Magnetfelt (ogsa magnetisk felt, magnetisk feltstyrke) betegner kraftfeltene rundt en
magnet
, magnetisert gjenstand, eller en strømførende elektrisk leder. Magnetiske felt er altsa ansvarlig for at magneter og strømførende ledninger dras mot hverandre eller frastøter hverandre.
Vanlig symbol er
H
og SI-enhet er
A
/
m
.
Magnetisk felt er ogsa nær knytte til
magnetisk flukstetthet
. Magnetisk felt og magnetisk flukstetthet er ekvivalente i vakuum, men er forskjellige i
magnetiserbare materialer
. Enhet for magnetisk flukstetthet er
T
.
- Hovedartikkel
Elektromagnetisk straling
Elektromagnetisk straling er bølger som beveger seg
med
lysets hastighet
i vakuum. Straling med ulike bølgelengder har ulike navn og opphav. Synlig lys har bølgelengde pa 400 nm til 700 nm. Andre typer er
radiobølger
,
mikrobølger
,
røntgenstraling
og
gammastraling
.
Kvantisert elektromagnetisk straling kalles
fotoner
og beskrives av
kvanteelektrodynamikk
- Hovedartikkel
Kvanteelektrodynamikk
Kvanteelektrodynamikk er den kvantemekaniske artikkelen for elektromagnetisme. Der beskrives kreftene mellom ladningene som utveksling av virtuelle fotoner.
Elektromagnetisme beskrives av
SI-systemet
, og dette begynner na a bli dominerende. Fram til
i dag har dog
CGS-enheter
vært mest vanlige og disse enhetene er fortsatt i utstrakt bruk.