ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?

ทฤษฎีทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์อธิบายถึงแม่เหล็กเป็นผลพลอยได้จากแรงไฟฟ้าดังนั้นกองกำลังทั้งสองนี้สามารถพิจารณาแง่มุมที่แตกต่างกันของแรงพื้นฐานมากขึ้นซึ่งนักฟิสิกส์เรียกว่าแม่เหล็กไฟฟ้าทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าอธิบายการรวบรวมการเรียกร้องทางวิทยาศาสตร์ที่เชื่อมต่อถึงกันที่ใช้ในการตอบคำถามเกี่ยวกับแรงนี้

นักฟิสิกส์ใช้ฟิลด์เป็นนามธรรมเพื่ออธิบายว่าระบบมีผลต่อสภาพแวดล้อมอย่างไรสนามไฟฟ้าของวัตถุที่มีประจุแสดงถึงแรงที่จะออกแรงในอนุภาคที่มีประจุสนามนั้นใกล้เคียงกับวัตถุมากขึ้นเนื่องจากแรงไฟฟ้าสถิตลดลงเมื่อระยะห่างระหว่างสองประจุเพิ่มขึ้นสนามแม่เหล็กมีการกำหนดในทำนองเดียวกันยกเว้นพวกเขาอธิบายถึงแรงที่กระทำอยู่บนอนุภาคที่มีประจุที่เคลื่อนที่

แนวคิดพื้นฐานที่สุดในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าคือ“ สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงสร้างสนามแม่เหล็ก” และ“ สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงสร้างสนามแม่เหล็ก”หลักการเหล่านี้ได้รับการวัดปริมาณโดยสมการของ Maxwell ซึ่งได้รับการตั้งชื่อตาม James Clerk Maxwell นักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ชาวสก็อตซึ่งทำงานในศตวรรษที่ 19 ได้สร้างวินัยโดยการปฏิวัติวิธีการที่นักฟิสิกส์รู้สึกถึงความสว่างสมการของ Maxwell ยังแสดงความสัมพันธ์ที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ mdash;กฎหมายของ Coulomb และกฎหมาย Biot-Savart mdash;เป็นภาษาของฟิลด์

อนุภาคที่มีประจุจะสร้างสนามแม่เหล็กเมื่อมันเคลื่อนที่ แต่สนามแม่เหล็กตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคนอกจากนี้เอฟเฟกต์สนามแม่เหล็กนี้มีต่อประจุการเคลื่อนที่ครั้งที่สองตั้งฉากกับทั้งสนามและการเคลื่อนที่ของประจุที่สองข้อเท็จจริงทั้งสองนี้ทำให้เกิดปัญหาพื้นฐานในแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อต้องการการใช้เหตุผลที่ซับซ้อนและสามมิติในอดีตการพัฒนาของเวกเตอร์ในวิชาคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์เป็นหนี้ความก้าวหน้าในการทำงานของนักฟิสิกส์ที่พยายามเป็นนามธรรมและทำให้การใช้ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าง่ายขึ้น

ในศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าเปลี่ยนวิธีที่นักฟิสิกส์เข้าใจแสงนิวตันได้อธิบายถึงแสงสว่างในแง่ของอนุภาคที่เรียกว่า corpuscles แต่แมกซ์เวลล์อ้างว่าเป็นการรวมตัวกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ผลักกันผ่านอวกาศตามความคิดนี้แสงที่มองเห็นได้รังสีเอกซ์เรดาร์และปรากฏการณ์อื่น ๆ อีกมากมายมีความคล้ายคลึงกันโดยเนื้อแท้แต่ละการรวมกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กแตกต่างกันไปตามความถี่ที่แตกต่างกันนักวิทยาศาสตร์เรียกความต่อเนื่องของคลื่นไฟฟ้าทั้งหมดเช่นสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

ความสำเร็จของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้านำไปสู่การล่มสลายของฟิสิกส์ที่เหลือของนิวตันในศตวรรษที่ 20Einstein ตระหนักว่าทฤษฎีของ Maxwell ต้องใช้พื้นที่และเวลาในการพึ่งพาซึ่งกันและกันพิกัดที่แตกต่างกันของระยะเวลาสี่มิติยิ่งไปกว่านั้นทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่าพื้นที่โค้งงอและเวลาที่วัดโดยผู้สังเกตการณ์คนหนึ่งแตกต่างจากที่วัดโดยคนอื่นการค้นพบเหล่านี้ไม่สอดคล้องกับทฤษฎีการเคลื่อนไหวของนิวตันอย่างทั่วถึงดังนั้นการศึกษาของแม่เหล็กไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงวิธีการที่นักฟิสิกส์เข้าใจกระแสไฟฟ้าแม่เหล็กแสงพื้นที่เวลาและแรงโน้มถ่วง