Qu'est-ce que la théorie électromagnétique?
La théorie de la relativité spéciale de
Einstein décrit le magnétisme comme le sous-produit de la force électrique. Par conséquent, ces deux forces peuvent être considérées comme différentes facettes d'une force plus fondamentale, que les physiciens appellent l'électromagnétisme. La théorie électromagnétique décrit une collection de revendications scientifiques interconnectées utilisées pour répondre aux questions sur cette force.
Les physiciens utilisent les champs comme abstractions pour décrire comment un système affecte son environnement. Le champ électrique d'un objet chargé représente la force qu'elle exercerait sur une particule chargée. Le champ est plus fort de l'objet car la force électrostatique diminue à mesure que la distance entre deux charges augmente. Les champs magnétiques sont définis de la même manière, sauf qu'ils décrivent la force exercée sur une particule chargée en mouvement.
Les idées les plus élémentaires de la théorie électromagnétique sont «un champ électrique changeant génère un champ magnétique» et «un champ magnétique changeant génère un champ magnétique». Ces principes sont quantifiés par MaxwellLes équations, du nom de James Clerk Maxwell, le physicien écossais et mathématicien dont le travail au 19e siècle a établi la discipline en révolutionnant comment les physiciens ont conçu la lumière. Les équations de Maxwell ont également interprété des relations auparavant connues - la loi de Coulomb et la loi biot-savart - dans le langage des domaines.
Une particule chargée génère un champ magnétique à mesure qu'il se déplace, mais le champ magnétique est perpendiculaire au mouvement de la particule. En outre, l'effet de ce champ magnétique sur une deuxième charge mobile est perpendiculaire à la fois au champ et au mouvement de la deuxième charge. Ces deux faits entraînent même des problèmes de base de l'électromagnétisme pour nécessiter un raisonnement complexe et tridimensionnel. Historiquement, le développement de vecteurs en mathématiques et en sciences doit une grande partie de ses progrès vers le travail des physiciens essayant de résumer et de simplifier l'utilisation de l'électro-aimantThéorie IC.
Au 19e siècle, la théorie électromagnétique a changé la façon dont les physiciens comprenaient la lumière. Newton avait décrit la lumière en termes de particules appelées corpuscules, mais Maxwell a affirmé que c'était la manifestation de champs électriques et magnétiques qui se sont poussés dans l'espace. Selon cette conception, la lumière visible, les rayons X, le radar et de nombreux autres phénomènes sont tous intrinsèquement similaires, chacun une combinaison de champs électriques et magnétiques variant à une fréquence différente. Les scientifiques appellent le continuum de toutes ces vagues le spectre électromagnétique.
Le succès de la théorie électromagnétique a conduit à l'effondrement du reste de la physique newtonienne au 20e siècle. Einstein s'est rendu compte que la théorie de Maxwell nécessitait un espace et du temps pour les coordonnées interdépendantes et interdépendantes d'un espace-temps à quatre dimensions. De plus, la théorie de la relativité d'Einstein a montré que l'espace était incurvé et que le passage du temps mesuré par un observateur différait de celui mesuré par un autre. Ces découvertesétaient tous complètement incompatibles avec la théorie du mouvement de Newton. Ainsi, l'étude de l'électromagnétisme a, directement ou indirectement, modifié comment les physiciens comprennent l'électricité, le magnétisme, la lumière, l'espace, le temps et la gravité.