Cos'è la teoria elettromagnetica?
La teoria della relatività speciale di Einstein descrive il magnetismo come il sottoprodotto della forza elettrica. Pertanto, queste due forze possono essere considerate sfaccettature diverse di una forza più fondamentale, che i fisici chiamano elettromagnetismo. La teoria elettromagnetica descrive una raccolta di affermazioni scientifiche interconnesse utilizzate per rispondere a domande su questa forza.
I fisici usano i campi come astrazioni per descrivere come un sistema colpisce l'ambiente circostante. Il campo elettrico di un oggetto carico rappresenta la forza che eserciterebbe su una particella carica. Il campo è più forte più vicino all'oggetto perché la forza elettrostatica diminuisce all'aumentare della distanza tra due cariche. I campi magnetici sono definiti in modo simile, tranne per il fatto che descrivono la forza esercitata su una particella caricata in movimento.
Le idee più elementari nella teoria elettromagnetica sono "un campo elettrico in evoluzione genera un campo magnetico" e "un campo magnetico in evoluzione genera un campo magnetico". Questi principi sono quantificati da MaxwellLe equazioni, nominate per il impiegato di James Maxwell, il fisico e matematico scozzese il cui lavoro nel XIX secolo stabiliva la disciplina rivoluzionando il modo in cui i fisici concepivano la luce. Le equazioni di Maxwell hanno anche lanciato relazioni precedentemente conosciute-la legge di Coulomb e la legge biot-savart-nella lingua dei campi.
Una particella carica genera un campo magnetico mentre si muove, ma il campo magnetico è perpendicolare al movimento della particella. Inoltre, l'effetto che questo campo magnetico ha su una seconda carica mobile è perpendicolare sia al campo che al movimento della seconda carica. Questi due fatti causano anche problemi di base nell'elettromagnetismo per richiedere un ragionamento tridimensionale complesso. Storicamente, lo sviluppo di vettori in matematica e scienza deve molti progressi al lavoro dei fisici che cercano di astrarre e semplificare l'uso dell'elettromagneteoria IC.
Nel XIX secolo, la teoria elettromagnetica ha cambiato il modo in cui i fisici comprendevano la luce. Newton aveva descritto la luce in termini di particelle chiamate corpuscoli, ma Maxwell affermava che era la manifestazione di campi elettrici e magnetici che si spingevano a vicenda attraverso lo spazio. Secondo questa concezione, la luce visibile, i raggi X, il radar e molti altri fenomeni sono tutti intrinsecamente simili, ciascuno una combinazione di campi elettrici e magnetici che variano a una frequenza diversa. Gli scienziati chiamano il continuum di tutte queste onde lo spettro elettromagnetico.
Il successo della teoria elettromagnetica ha portato al crollo del resto della fisica newtoniana nel 20 ° secolo. Einstein si rese conto che la teoria di Maxwell richiedeva spazio e tempo a coordinate interdipendenti e diverse di uno spazio a quattro dimensioni. Inoltre, la teoria della relatività di Einstein ha mostrato che lo spazio era curvo e il passare del tempo misurato da un osservatore differiva da quello misurato da un altro. Queste scoperteerano tutti completamente incompatibili con la teoria del movimento di Newton. Pertanto, lo studio dell'elettromagnetismo ha, direttamente o indirettamente, alterato come i fisici comprendono l'elettricità, il magnetismo, la luce, lo spazio, il tempo e la gravità.