Pentru electromagnetism tot ce trebuie să știi este ceea ce se întâmplă atunci când ai + sau – taxe, ce se întâmplă când se apropie și ceea ce se întâmplă atunci când se mișcă. Asta e! Pentru toate em non-cuantice există doar 5 formule de care aveți nevoie.,Lorentz ecuație descrie toate de electricitate, de magnetism, de lumină, de sunet, de radiații, de fapt, cele mai multe dintre fizica:
(1) 
(2) 
(3) 
(4) 
(5) 
Cât de rău poate fi un subiect daca poti descrie totul cu doar 5 ecuații, ai putea, probabil, se potrivesc-le pe toate pe o beermat., Acum că ați văzut concluzia, putem merge la început și să citim întreaga poveste în detaliu. Dacă nu faci un curs universitar, poți scăpa fără să știi exact ce înseamnă sau face ecuația, dar acest site le va explica mai târziu, mai întâi să revenim la elementele de bază.
elementele De Bază
Taxă vine în 2 tipuri, pozitive și negative și se măsoară în Coulombi (C). Dacă aveți o taxă pe cont propriu emite un câmp în toate direcțiile. Câmpul dintr-o sarcină este reprezentat de E ca în e-lectricitate., Dacă puneți o altă sarcină pe teren, ea experimentează o forță. Cum ar fi taxele resping și spre deosebire de taxe atrage. Cu cât sarcina este mai mare, cu atât forța este mai puternică și cu cât încărcăturile sunt mai îndepărtate, cu atât forța este mai slabă, exact ceea ce te-ai aștepta. Această relație poate fi reprezentată de Coulombi Lege;
și
‘s sunt cele două taxe și 
este distanța între ele pătrat., Celălalt bit este doar o constantă care este aproximativ egală cu 9000000000. (Derivarea exactă a acestei legi poate fi găsită aici). Din acestea puteți vedea că forța este doar timpii câmpului prin orice încărcare pe care o introduceți, 
. Folosind acest lucru puteți lucra câmpul sau forța dintre particule sau atomi sau orice altceva cu sarcină, cu condiția să nu se miște. Odată ce începe o taxă în mișcare alte lucruri se întâmplă.
stuff Moving
de îndată ce o încărcare începe să se miște, produce un alt câmp., Noul câmp este magnetismul și este reprezentat de B ca în B-magmatism?
motivul pentru care este B este pur și simplu că a fost al doilea lucru dintr-o listă alfabetică:
- potențial vector Electromagnetic: a
- inducție magnetică: B
- curent electric Total: C
- deplasarea electrică: D
- forța electromotoare: e
- forța mecanică: F
- viteza la un punct: G
(acest lucru explică și de unde provine h pentru cei interesați).,
deci, acum particula sau atomul sau orice altceva are 2 câmpuri care ies. Ecuația complet pentru a descrie cum ambele câmpuri acționează asupra unei particule este
care este cunoscut sub numele de forță Lorentz. Simbolul 
nu înseamnă multiplicare, în acest context înseamnă produs încrucișat. Este practic un mod scurt de a scrie „
times 
ori sinusul unghiului dintre”., Acest lucru se datorează faptului că câmpul împinge la 90° către ce direcție este îndreptată și în ce direcție vă deplasați. Acum, dacă nu te descurci LE-trecut-Un-nivel, puteți uita despre toate direcțiile și unghiurile și de a scrie doar
Dacă am extinde în expresia de mai sus, avem
Dar deja putem descrie una dintre aceste biți, 
este doar Coulombi Lege., De asemenea, la nivel A sau sub situația va fi probabil simplificată, astfel încât trebuie să luați în considerare doar câmpurile 
și separat., Așa că, probabil, va trebui doar să utilizați una dintre următoarele două formule,
în mod Evident 
este forța și este responsabil, și sunt două domenii descrise anterior și este viteza de mișcare responsabil., Câmpul electric este măsurată în unități SI de Newton pe coulomb (
) sau, echivalent, de volți pe metru (
). Câmpul magnetic are unități SI de Tesla (T), echivalentul a lui Weber pe metru pătrat (
) sau volt secunde pe metru pătrat (
)
Circuite
Acum, eu nu sunt un mare fan al circuitelor, n-am fost, acum sper să fie suficient de profesionist care-mi displace din ei nu va veni peste în această secțiune, dar, dacă nu îmi cer scuze în avans., Dacă încep cu adevărat să mă lupt cu ura mea, s-ar putea să trebuiască să apelez la un al doilea scriitor
a circuite este practic doar o serie de încărcări în mișcare cu obiectul sau dispozitivul ocazional în modul care afectează fluxul. Când spun că electronii se mișcă în jurul lor, majoritatea oamenilor vor crede că viteza lor se apropie de viteza luminii, dar acest lucru este greșit. Electronii reali se mișcă extrem de încet, este valul care călătorește rapid. După cum sa menționat mai sus ca taxele resping, astfel încât a pus un electron lângă altul și se vor muta în afară., Cu un curent într-un fir aveți practic un tub de electroni și adăugați unul la unul dintre capete, acest lucru face ca următorul electron să se deplaseze în jos, care la rândul său a împins următorul și așa mai departe. Deci, avem un val Mexican ca efect care se mișcă rapid, dar electronii înșiși se mișcă doar încet.
Circuite conțin, de obicei, tot felul de obiecte și dispozitive în funcție de ceea ce sunt, și în funcție de modul în care setați-le pe toate în circuit depinde de cum faci tu calculele.
care este care?,
Dacă ați configurat toate componentă într-o astfel de buclă închisă, astfel
atunci putem spune că toate componentele sunt în Serie. Dacă le-ați stabilit cu căi de ramificare ca asa
atunci putem spune că componentele sunt în Paralel. Puteți face, de asemenea, circuite, care sunt un amestec de serie și în paralel secțiunea place atât de
Amperi, Volți, Ohmi (Oh mea!,)
numim încărcările în mișcare un curent și se măsoară în unitatea SI de amperi (A). Amplificatoarele sunt echivalente cu cantitatea de încărcare a trecut într-o anumită perioadă de timp, deci 2 coulombi în 6 secunde va fi echivalentă cu 0,3 A. Acest lucru, ca cele mai multe lucruri în fizică poate fi exprimată într-o formulă bună pentru tine de a învăța
o Altă idee importantă în circuitele de Tensiune sau de Diferență de Potențial. Volți sunt practic diferența în potențialul Electric la două puncte diferite., Potențialul electric dintre 2 puncte este dat ca
unde 
este distanța între 
și 
. Este practic câmp ori distanța.
o altă idee importantă atunci când vine vorba de circuite este rezistența. Rezistența este în esență o măsură a rezistenței cât de mult se opune unui curent electric., Aproape toate obiecte sau dispozitive într-un circuit provoca rezistență și pentru a calcula rezistența totală într-un circuit utilizați una sau mai multe dintre aceste reguli
Una dintre cele mai importante și fundamentale ecuații în circuite este legea lui Ohm, și se referă curent, tensiune și rezistență.
La Sfârșitul Adânc
Asta este. Clasic EM nu merge mai adânc decât aceasta., Acestea 4 sunt ecuația fundamentală pentru toate câmpurile din EM. Ei pot lua un pic pentru a obține capul în jurul valorii de, dar odată ce o faci ar trebui să facă tot sens, un fel de.,
Dacă nu știți despre integrare și diferențiere îți sugerez să peste cap de la secțiunea de Integrare sau Diferențierea secțiune, voi încerca să explic aici, dar voi fi, în principal, concentrându-se pe fizica.
Legea lui Gauss
Ok apoi mai întâi avem Legea lui Gauss.,
Acesta spune că integrala de câmpul Electric, , printr-o zonă închisă 
este egală cu sarcina totală din interiorul zonei, 
împărțit la 
. este o constantă numită Permitivitatea de Spațiu Liber și apare peste tot fizica, împreună cu 
care este Permeabilitatea de Spațiu Liber., Ce înseamnă Această ecuație este că puteți lua orice suprafață închisă doriți și puteți găsi câmpul , cu condiția să puteți face matematica. De obicei, nu se poate. cu toate acestea, există o serie de cazuri, atunci când frumos și ușor. Cazuri în care câmpul iese direct prin suprafață în mod egal., Cazurile sunt
- O suprafață Sferică în jurul unui punct sau sferă
- O suprafață Cilindrică în jurul valorii de un infinit de sârmă
- O suprafață Regulată pe o secțiune a unui plan infinit
recunosc aceste sunete vagi și abstracte, așa că va demonstra cu ajutorul unui diagrama.
Acestea sunt Gaussian suprafețe., Practic, cu aceste suprafețe tot ce încerci să faci este să faci viața mai ușoară. Trebuie doar să vă asigurați că suprafața este întotdeauna aceeași distanță de sursa de încărcare și că câmpul trece întotdeauna la 90 de grade. Puteți lucra apoi integral cu ochii închiși sa atât de ușor. Partea stângă a legii lui Gauss devine E ori suprafața formei pe care ați ales-o.
- O suprafață Sferică devine
, unde 
este raza sferei., - O suprafață Cilindrică devine
, unde și sunt lungimea și raza cilindrului. - Un Regulat suprafața devine
, unde 
este Zona de mai sus și de mai jos infinit de suprafață (ai nevoie de factor de 2 ca domeniu merge mai sus și mai jos de suprafață la 90 de grade).,
So Gauss’ law for a sphere becomes
Which was introduces earlier as Coulombs Law, now you know where it came from., Legea lui Gauss pentru o linie infinit de încărcare este de doar
Acum, în acest ceva nou a fost introdus, 
. Dacă aveți o linie infinită de încărcare, atunci încărcarea totală pe ea este infinită și nu există nici o modalitate de a ști cât de mult din acea încărcare infinită ați avea în interiorul suprafeței gaussiene., Asta e în cazul în care vine, are o valoare de cost pe unitatea de lungime, deci, dacă =4Cm
si ai 5 metri apoi încărcați este doar 20C. Asta-i tot este doar o valoare de cost.
Pentru un infinit de suprafață legea lui gauss devine
încă o Dată un nou simbol a fost adăugat, dar, la fel ca înainte., 
este doar taxa pe unitatea de suprafață, așa că, dacă =5Cm
și ai o 100m
zona de sarcină totală este 500C.
Taxat Inel
să spunem că am fost atacat de un inel și trebuie să știți domeniul obținute din acesta. Încă o dată vom folosi unul dintre cele mai importante instrumente din fizică, făcând lucrurile mai ușoare. În primul rând ne vom uita doar la câmpul de-a lungul axei inelului, altfel lucrurile devin prea complicate și nu merită efortul., Acum să luăm o mică parte din inel și să spunem că este o sferă. Acest lucru nu este adevărat, dar cu cât facem secțiunea Mai mică, cu atât mai mult o putem face să semene cu o încărcare punctuală. Deci ai ceva de genul asta
doriți să găsiți pe câmp, la un moment dat 
de-a lungul axei de inelul de sarcină totală și raza . Mica secțiune pătrată din partea de sus, asta e partea pe care o presupui că este o sferă încărcată., Acum nu știm cât de mult taxa este în această secțiune mică ca se poate face orice dimensiune doriți deci ne-am numi taxa 
, o cantitate mică de . Deci avem acum
Acum, dacă stai să te gândești, fiecare bit de inel deasupra axei împingând în jos va fi un egal pic mai jos de axa împingând în sus. Va fi, de asemenea, la fel pentru stânga și dreapta și toate celelalte părți ale inelului., Deci toată forța din inel va acționa doar de-a lungul axei. Pentru a lucra doar acest bit avem nevoie pentru a utiliza unele trigonometrie. Avem nevoie de ori câmpul de 
pentru a obține componenta axială.,
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., Deci, acum avem
cu toate Acestea nu putem stii ce este. Știm raza discului, , și distanța suntem de disc, .,este
Acum vrem să scăpăm de asta , deci, vom integra
Acum știm de la diagrama de la început că sarcina totală de pe disc este , deci, dacă am aduna toate bucățile de total ar trebui să fie , deci integrala este doar .,
Deci nu-l ai, câmp de la o încărcare de pe disc. Tot ce ai nevoie este câmpul dintr-un punct și unele cunoștințe trigonometrice și îl poți rezolva. Aș fi putut doar să vă dau soluția finală, dar în acest fel puteți vedea de unde a venit și apoi, dacă o uitați, puteți să o rezolvați de la primele principii ca mai sus.,
Legea lui Gauss pentru Magnetism
acesta este frumos și ușor, dar are unele implicații mari. Legea lui Gauss pentru Magnetism este
ca Sa ordinare legea lui gauss, în care se descrie un câmp, acest câmp magnetic, . Se spune că integrala lui B pe o suprafață închisă, 
este zero. Nimic. Fiecare linie de câmp care iese din suprafață are un echivalent care intră. Nu există un câmp general., Acest lucru înseamnă că imposibil de a obține surse de câmp Magnetic. În timp ce electronii și protonii sunt originile câmpului, de la care liniile de câmp se abat de la sau converg spre, nu există un analog magnetic. Liniile câmpului Magnetic sunt întotdeauna bucle închise, fără început, fără sfârșit. Desigur, acest lucru nu a împiedicat oamenii să se pregătească în cazul în care găsim un Monopol magnetic.
această ecuație poate părea drăguță și este, dar este complet inutilă de la sine., De obicei, un rezultat 0 în fizică este destul de important, înseamnă că s-ar putea întâmpla ceva special, aici arată că monopolurile magnetice nu există.
Faradays Lege
Acum lucrurile devin mai complexe, aici avem Faradays lege,
te voi plimba prin fiecare bit să-ți arăt ce înseamnă de fapt. Mai întâi avem partea stângă, care este ușor. Este la fel ca Legea lui Gauss doar integrala este peste un lucru diferit., În loc de a găsi total câmp printr-o suprafață, , suntem acum găsirea total teren în jurul valorii de o buclă închisă 
. Asta e tot ce este diferit cu partea stângă, nu mai multe suprafețe, doar bucle închise. Acum, pe partea dreaptă. În primul rând avem un minus, observând complicat despre asta. De ce ei nu vor fi explicate mai târziu. Apoi avem o altă integrală, iar aceasta arată oribil. Simbolul 
înseamnă practic o mică schimbare., Deci 
este o schimbare în și 
este o schimbare în 
, unde este timp. Tot 
este rata de schimbare a , sale cât de mult se schimbă () într-un timp dat (). Și aceasta este integrată într-o zonă ., este zona în buclă închisă , dacă ai trage un oarecare lucru interesant asigurându-vă că linia nu trece în sine și că se alătură în sine, atunci lungimea jurul liniei este și zona din interiorul liniei este . Simplu da? Deci totalul în jurul unei bucle este egal cu minusul schimbării prin buclă.
ce se întâmplă dacă nu există ?, Ei bine, nu există nici un deci este zero, care face parte integrantă 0, deci nu . Ce se întâmplă dacă aveți o constantă ? Ei bine, din nou este 0. Deci este zero, ceea ce face integrala 0, deci din nou nu . Puteți induce doar un câmp dintr-un câmp în schimbare.,
importanța semnul minus provine din faptul că domenii de crea câmpuri și domenii de crea domenii (așa Cum se arată în Faraday și Legea lui Ampere). Dacă minusul nu ar fi fost acolo, atunci câmpurile ar continua să construiască și să construiască în cele din urmă dând energie infinită, iar acest lucru nu este permis!
Legea Ampère-Maxwell
ultima ecuație a lui Maxwell este legea Ampere-Maxwell., La fel ca primele două legi au fost similare, astfel sunt ultimele două, există un model pentru a le în această ordine, care le poate face mai ușor să-și amintească. pe o suprafață, pe o suprafață, în jurul valorii de o buclă și acum în cele din urmă în jurul valorii de o buclă. Ecuația este
partea Stângă, ușor, parte integrantă a B în jurul valorii de o buclă închisă. Partea dreaptă, nu atât de ușor., Mai întâi să ignorăm bitul 
, voi reveni la asta. În afară de 
, este foarte similar cu Legea Faradays. Aveți un alt câmp de schimbare integrat într-o zonă, dar de data aceasta . De data aceasta, deși în loc să înmulțiți cu minus 1, înmulțiți cu 
. Încă o dată, acestea sunt două valori foarte importante în fizică, singure și combinate. Ele sunt chiar în inima lui EM., Deci, câmpul dvs. magnetic în jurul unei bucle este egal cu câmpul E în schimbare care trece prin el ori cu , dar atunci trebuie să adăugați un pic. Acesta este bitul . Acest lucru este de la curent merge rotund bucla ori de , aceasta este pentru că, așa cum a spus în Lucrurile în Mișcare, dacă aveți o mișcare de încărcare și anume, un curent, atunci veți obține un câmp magnetic. Deci trebuie să adăugați cei doi biți împreună. Gata, gata.,
o Altă Formă de Deep End
Precum și scrierea lui Maxwell ecuațiile de mai sus, în ceea ce se numește integrala formei, puteți scrie, de asemenea, le în formă diferențială place atât de
Încă o Altă Formă de Deep End
Scrierea ecuațiilor lui Maxwell în una din cele de mai sus două forme este de fapt o simplificare., Atât în formă integral și diferențial formă sunt ecuații vectoriale și de a le economisi avea să scrie complet 8 ecuațiile lui Maxwell pentru și domenii, în toate cele trei dimensiuni.,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., Acestea sunt definite ca
(6) 
(7) 
unde 
este viteza luminii. 
și 
doar să vă spun în cazul în care în vector sau matrice să se uite, dar derutant pentru unii începe de la 0, deci 
și 
(a nu se confunda cu 
la cub). Același lucru cu , deci 
și 