physique pour Idiots

pour électromagnétisme tout ce que vous devez savoir est ce qui se passe lorsque vous avez + ou – charges, ce qui se passe quand ils se rapprochent et ce qui se passe quand ils se déplacent. Ça y est! Pour tous les EM non quantiques, il n’y a que 5 formules dont vous avez besoin.,l’équation de Lorentz décrire l’ensemble de l’électricité, le magnétisme, la lumière, le bruit, les rayonnements, en fait, la plupart de la physique:

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Comment mauvais peut être un sujet si vous pouvez décrire tout avec juste 5 équations, vous pouvez probablement s’adapter à eux tous sur le dos d’un beermat., Maintenant que vous avez vu la conclusion, nous pouvons aller au début et lire toute l’histoire en détail. À moins que vous ne fassiez un cours universitaire, vous pouvez vous en sortir sans savoir exactement ce que l’équation signifie Ou fait, mais ce site les expliquera plus tard, commençons par revenir aux bases.

les bases

la Charge est disponible en 2 types, positif et négatif et est mesurée en Coulombs (C). Si vous avez une charge seule, elle émet un champ dans toutes les directions. Le champ d’une charge est représentée par E comme pour l’Électricité., Si vous mettez une autre charge sur le terrain, elle subit une force. Comme les charges repoussent et contrairement aux charges attirent. Plus la charge est grande, plus la force est forte et plus les charges sont éloignées, plus la force est faible, exactement ce à quoi vous vous attendez. Cette relation peut être représentée par Coulombs la Loi;

et

Le ‘s sont les deux charges et est la distance au carré., L’autre bit est juste une constante qui équivaut à peu près à 9000000000. (La dérivation exacte de cette loi peut être trouvée ici). De ceux-ci, vous pouvez voir que la force est juste les temps de champ Par quelle que soit la charge que vous mettez, . En utilisant cela, vous pouvez déterminer le champ ou la force entre les particules ou les atomes ou quoi que ce soit avec charge à condition qu’ils ne bougent pas. Une fois que vous commencez une charge en mouvement d’autres choses.

des Trucs en Mouvement

dès Qu’une charge commence à se déplacer, il produit un autre champ., Le nouveau champ est le magnétisme et est représenté par B comme dans B-magmatisme?

la raison pour laquelle C’est B est simplement que c’était la deuxième chose dans une liste alphabétique:

• potentiel vectoriel électromagnétique: a
• induction magnétique: B
• courant électrique Total: C
• déplacement électrique: d
• force électromotrice: E
• force mécanique: F
• vitesse en un point: g
• intensité magnétique:

(cela explique également D’où vient h pour ceux qui sont intéressés).,

alors maintenant votre particule ou atome ou quoi que ce soit a 2 champs qui sortent. L’équation complète pour décrire comment les deux champs agissent sur une particule est

connue sous le nom de force de Lorentz. Le symbole ne signifie pas multiplication, dans ce contexte, il signifie produit croisé. En gros, c’est un court chemin de l’écriture «  fois fois le sinus de l’angle entre”., En effet, le champ pousse à 90° dans quelle direction son pointage et dans quelle direction vous vous déplacez. Maintenant, sauf si vous les faites au-delà du niveau A, vous pouvez tout oublier sur les directions et les angles et écrire simplement

Si nous développons l’expression ci-dessus, nous avons

mais on peut déjà décrire un de ces bits, n’est que loi de Coulombs., De plus, au niveau A ou inférieur, la situation sera probablement simplifiée, vous n’aurez donc qu’à considérer séparément les champs et ., Donc vous aurez probablement n’avez qu’à utiliser l’une des deux formules,

Évidemment est la force et a la charge, et sont les deux domaines précédemment décrits et est la vitesse de la charge en mouvement., Le champ électrique est mesuré en unités SI de Newtons par coulomb () ou, de manière équivalente, en volts par mètre (). Le champ magnétique a les unités SI de Teslas (T), équivalent à Webers par mètre carré () ou volt secondes par mètre carré ()

Circuits

maintenant, Je ne suis pas un grand fan de circuits, je serai assez professionnel pour que mon dégoût D’eux ne se retrouve pas dans cette section, mais si c’est le cas, je m’excuse à l’avance., Si je commence vraiment à lutter avec ma haine, je devrai peut-être appeler un deuxième écrivain

un circuit n’est fondamentalement qu’une série de charges mobiles avec l’objet ou le périphérique occasionnel de la manière qui affecte le flux. Maintenant, quand je dis que les électrons se déplacent, la plupart des gens penseront que leur vitesse est proche de la vitesse de la lumière, mais c’est faux. Les électrons réels se déplacent extrêmement lentement, c’est l’onde qui se déplace rapidement. Comme indiqué ci-dessus, comme les charges repoussent, alors mettez un électron à côté de l’autre et ils se déplaceront., Avec un courant dans un fil, vous avez essentiellement un tube d’électrons et vous en ajoutez un à l’une des extrémités, cela provoque le déplacement de l’électron suivant qui, à son tour, a poussé le suivant et ainsi de suite. Vous avez donc un effet D’onde mexicain qui se déplace rapidement, mais les électrons eux-mêmes ne se déplacent que lentement.

les Circuits contiennent généralement toutes sortes d’objets et de périphériques différents en fonction de leur fonction, et selon la façon dont vous les configurez tous dans le circuit, cela dépend de la façon dont vous effectuez tous vos calculs.

qui est lequel?,

Si vous avez configuré tous vos composants dans un circuit fermé, comme

alors nous disons que tous les composants sont en Série. Si vous définissez avec la ramification des chemins comme

ensuite nous dire que les composants sont en Parallèle. Vous pouvez également créer des circuits qui sont un mélange de section série et parallèle comme ceci

ampères, Volts et Ohms (Oh mon!,)

nous appelons les charges mobiles un courant, et il est mesuré dans l’unité si D’ampères (A). Les ampères sont équivalents à la quantité de charge passée dans un certain temps, donc 2 coulombs en 6 secondes équivaudront à 0,3 A. Ceci, comme la plupart des choses en physique peut être exprimé dans une belle formule pour vous d’apprendre

Une autre idée importante dans les circuits est Volts sont essentiellement la différence dans le potentiel électrique à deux points différents., Le potentiel électrique entre 2 points est donné comme

où est la distance entre et . C’est essentiellement la distance des temps de champ.

une autre idée importante en matière de circuits est la résistance. La résistance est essentiellement une mesure de la résistance à un courant électrique., Presque tous les objets ou périphériques d’un circuit provoquent une résistance et pour calculer la résistance totale dans un circuit, vous utilisez une ou plusieurs de ces règles

l’une des équations les plus importantes et fondamentales dans les circuits est la loi d’ohm, et elle concerne le courant, la tension et la résistance.

Profondeur

c’est ça. EM classique ne va pas plus loin que cela., Ces 4 sont l’équation fondamentale pour tous les champs dans EM. Ils peuvent prendre un peu pour obtenir votre tête autour, mais une fois que vous le faites, tout devrait avoir un sens, en quelque sorte.,

Si vous ne savez pas à propos de l’intégration et de la différenciation, je vous suggère sur la tête de la section Intégration ou la Différenciation de l’article, je vais essayer de l’expliquer ici, mais je vais principalement l’accent sur le physique.

loi de Gauss

Ok alors d’abord nous avons la Loi de Gauss.,

Ceci dit que l’intégrale du champ Électrique, , à travers une surface fermée est égale à la charge totale à l’intérieur de la zone, divisé par . est une constante appelée La Permittivité de l’Espace Libre et affiche tous les cours de physique avec qui est La Perméabilité de l’Espace Libre., Ce que cette équation signifie, c’est que vous pouvez prendre N’importe quelle surface fermée que vous aimez et trouver le champ , à condition que vous puissiez faire les calculs. Habituellement, vous ne pouvez pas. cependant, il y a un certain nombre de cas où c’est agréable et facile. Cas où le champ sort directement à travers la surface uniformément., Les cas sont

• Une surface Sphérique autour d’un point ou d’une sphère
• Une surface Cylindrique autour d’une infinie fil
• Une surface Régulière sur une section d’un plan infini

j’avoue que ces sons vague et abstraite, donc je vais le démontrer avec l’aide d’un diagramme.

Ce sont les Gaussien surfaces., Fondamentalement, ces surfaces que vous essayez de faire est de rendre la vie plus facile. Vous vous assurez simplement que la surface est toujours à la même distance de la source de charge et que le champ passe toujours à 90 degrés. Vous pouvez ensuite travailler l’intégrale avec vos yeux fermés c’est facile. Le côté gauche de la loi de Gauss devient E fois la surface de la forme que vous avez choisie.

• Une surface Sphérique devient , où est le rayon de la sphère.,
• Une surface Cylindrique devient , où et sont la longueur et le rayon du cylindre.
• une surface régulière devient , où est la surface au-dessus et au-dessous de la surface infinie (vous avez besoin du facteur 2 car le champ va au-dessus et au-dessous de la surface à 90 degrés).,

So Gauss’ law for a sphere becomes

Which was introduces earlier as Coulombs Law, now you know where it came from., Gauss Loi pour une ligne infinie de charge est juste

Maintenant, dans ce quelque chose de nouveau a été introduit, . Si vous avez une ligne de charge infinie, la charge totale est infinie et il n’y a aucun moyen de savoir combien de cette charge infinie vous auriez à l’intérieur de votre surface gaussienne., C’est là vient en, sa valeur de charge par unité de longueur, donc si =4Cm et vous disposez de 5 mètres, puis de la charger est juste 20C. C’est tout c’est juste une valeur de la charge.

Pour un infini de la surface de gauss de la loi devient

une Fois de plus un nouveau symbole a été ajouté, mais c’est un peu comme celle d’avant., est juste de la charge par unité de surface, donc si =5Cm et vous avez un 100m zone de la charge totale est 500C.

Chargée de l’Anneau

disons que vous avez un chargé de l’anneau et vous avez besoin de connaître le champ produit. Encore une fois, nous allons utiliser l’un des outils les plus importants de la physique, ce qui rend les choses plus faciles. Tout d’abord, nous ne regarderons que le champ le long de l’axe de l’anneau, sinon les choses deviennent trop compliquées et cela n’en vaut pas la peine., Maintenant, prenons juste une très petite partie de l’anneau et disons que c’est une sphère. Ce n’est pas vraiment vrai, mais plus nous faisons la section plus nous pouvons la faire ressembler à une charge ponctuelle. Si vous avez quelque chose comme ceci

Vous voulez trouver le terrain à un point le long de l’axe de l’anneau de la charge totale rayon . La petite section carrée en haut, c’est le bit que vous supposez est une sphère chargée., Maintenant nous ne savons pas combien de charge est dans cette section que vous pouvez faire n’importe quelle taille que vous voulez, alors il suffit d’appeler la charge , une petite quantité de . Donc, nous avons maintenant

Maintenant, si vous pensez à ce sujet, tous les bits de l’anneau au-dessus de l’axe de pousser vers le bas aura une égalité de peu en-dessous de l’axe poussant vers le haut. Il va également de même pour la gauche et la droite et toutes les autres parties de l’anneau., Donc, toute la force de l’anneau n’agira que le long de l’axe. Pour travailler seulement ce bit, nous devons utiliser un peu de trig. Nous devons times le champ par pour obtenir la composante axiale.,

As you may or may not know can also be described (using SOH CAH TOA) by the following relationship for our situation

As is the adjacent side and is the hypotenuse., Nous avons donc maintenant

Cependant nous ne savons pas quelle balise est. Nous savons que le rayon du disque, , et la distance nous sommes de la de disque, .,est

Maintenant, nous voulons nous débarrasser de cette , nous avons donc intégrer

Maintenant que nous savons à partir du diagramme au début que la charge totale sur le disque , donc, si on additionne tous les petits bouts de le total devrait être , de sorte que l’intégrale est juste .,

Donc là vous l’avez, la balise terrain à partir d’un chargé de disque. Tout ce dont vous avez besoin est le champ à partir d’un point et quelques connaissances trig et vous pouvez le travailler. J’aurais pu vous donner la solution finale, mais de cette façon, vous pouvez voir d’où elle vient et si vous l’oubliez, vous pourrez peut-être la résoudre à partir des premiers principes comme ci-dessus.,

loi de Gauss pour le magnétisme

celle-ci est agréable et facile mais a de grandes implications. De Gauss de la Loi pour le Magnétisme est

c’est comme l’ordinaire de gauss de la loi en ce qu’il décrit un champ, cette fois, le champ magnétique, . Il dit que L’intégrale de B sur une surface fermée, est nulle. Rien. Chaque ligne de champ qui sort de la surface a un équivalent qui entre. Il n’y a pas de champ dans son ensemble., Cela signifie qu’il est impossible d’obtenir des sources de champ Magnétique. Alors que les électrons et les protons sont des origines de champ, à partir de laquelle les lignes de champ divergent ou convergent vers, il n’y a pas d’analogue magnétique. Les lignes de champ magnétique sont toujours des boucles fermées, pas de début, pas de fin. Cela n’a bien sûr pas empêché les gens de se préparer au cas où nous trouverions un monopole magnétique.

cette équation peut sembler agréable, et elle l’est, mais elle est totalement inutile en soi., Habituellement, un résultat 0 en physique est assez important, cela signifie que quelque chose de spécial pourrait se produire, ici cela montre que les monopoles magnétiques n’existent pas.

Faradays Loi

Maintenant, les choses sont de plus en plus complexes, nous avons ici Faradays de la loi,

je vais vous guider à travers chaque bit pour vous montrer ce que cela signifie réellement. D’abord, nous avons le côté gauche qui est facile. C’est comme la loi de Gauss seule l’intégrale est sur une chose différente., Au lieu de trouver le montant total terrain à travers une surface, , nous sommes en train de trouver la total champ autour d’une boucle fermée . C’est tout ce qui est différent avec le côté gauche, plus de surfaces, juste des boucles fermées. Maintenant, sur le côté droit. Tout d’abord, nous avons un moins, notant compliqué à ce sujet. Pourquoi son il sera expliqué plus tard. Ensuite, nous avons une autre intégrale, et celle-ci a l’air horrible. Le symbole signifie essentiellement un petit changement., Donc est un changement dans et est un changement dans , où c’est le temps. L’ensemble de la est le taux de variation de , son combien est en train de changer () dans un temps donné (). Et cela est intégré sur une zone ., est la zone à l’intérieur de la boucle fermée , si vous dessinez une chose squiggly aléatoire en vous assurant que la ligne ne se croise pas et qu’elle se rejoint alors la longueur autour de la ligne est votre et 83f91f3be4″>. Simple Oui? Ainsi, le total autour d’une boucle est juste égal au moins du changement à travers la boucle.

Qu’advient-il si il n’y a pas de ?, Eh bien il n’y a pas de donc est égal à zéro, ce qui rend l’intégrale 0, donc pas de . Que se passe – t-il si vous avez une constante ? Eh bien encore vaut 0. Donc est nul, ce qui rend l’intégrale 0, donc encore une fois non . Vous pouvez uniquement induire un champ à partir d’un champ changeant.,

L’importance du signe moins vient du fait que champs de créer champs et champs de créer champs (Comme indiqué dans Faraday, et Ampère Lois). Si le moins n’était pas là, alors les champs continueraient à construire et à construire en donnant finalement une énergie infinie, et ce n’est pas autorisé!

loi D’Ampère-Maxwell

la dernière des équations de Maxwell est la loi D’Ampère-Maxwell., Tout comme les deux premières lois étaient similaires, de même que les deux dernières, il y a un modèle dans cet ordre qui peut les rendre plus faciles à retenir. sur une zone, sur une zone, autour d’une boucle et enfin autour d’une boucle. L’équation est

Gauche, facile, de l’intégrale de B autour d’une boucle fermée. Côté droit, pas si facile., Ignorons d’abord le bit , j’y reviendrai. Autre que le , c’est très similaire à la loi de Faradays. Vous avez un autre champ changeant intégré sur une zone, mais cette fois son . Cette fois, au lieu de multiplier par moins 1, vous multipliez par . Encore une fois, ce sont deux valeurs très importantes en physique, seules et combinées. Ils sont au cœur même des EM., Donc, votre champ magnétique autour d’une boucle est juste égal au champ E changeant qui le traverse par , mais vous devez ajouter un peu. C’est le bit . C’est juste le courant qui fait le tour de la boucle par , c’est parce que, comme dit dans Stuff Moving, si vous avez une charge mobile, c’est-à-dire un courant, vous obtenez un champ magnétique. Vous devez donc ajouter les deux bits ensemble. Là, c’est fait.,

une Autre Forme de l’Extrémité Profonde

ainsi Que l’écriture des équations de Maxwell ci-dessus, dans ce qui est appelé intégrale de la forme, vous pouvez aussi les écrire dans différentielle de la forme comme

Encore une Autre Forme de l’Extrémité Profonde

Écrire les équations de Maxwell dans l’une de ces deux formes est vraiment une simplification., La forme intégrale et la forme différentielle sont des équations vectorielles et vous évitent d’avoir à écrire les 8 équations de Maxwell complètes pour les champs et dans les trois dimensions.,div id= »a2ea6619e6″>

Well iot turns out you can also compactify the four vector Maxwell equations into two tensor equations like so

Here is a vector with four components, sometimes called the 4-current, and is a 4×4 matrix called the electromagnetic tensor., Ils sont définis comme

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où est la vitesse de la lumière. Le Et vous disent simplement où dans le vecteur ou la matrice regarder, mais de manière confuse pour certains commencent à 0, donc Et (à ne pas confondre avec en cubes). Même avec des , donc et