אלקטרומגנטיות היא ענף בסיסי של פיזיקה העוסק בחקר שדות חשמליים, שדות מגנטיים, ואינטראקציות שלהם.זה ממלא תפקיד מכריע בתחומים הנדסיים שונים, כולל חשמל, מכני והנדסת אזרחים.הבנת היסודות של אלקטרומגנטיות הוא חיוני עבור מהנדסים לתכנן ולנתח מערכות הכרוכות בתופעות חשמל ומגנטיות.

מושגים מרכזיים באלקטרומגנטיות

סעיף זה מתאר את מושגי הליבה של אלקטרומגנטיות שכל מהנדס צריך להכיר:

  • תשלום חשמלי
  • שדה חשמלי
  • שדה מגנטי
  • אינדוקציה אלקטרומגנטית
  • המשוואות של מקסוול

תשלום חשמלי

מטען חשמלי הוא נכס של חומר שגורם לו לחוות כוח כאשר ממוקם בשדה אלקטרומגנטי.יש שני סוגים של מטען חשמלי: חיובי ושלילי.כמו האשמות דוחות זה את זה, בעוד האשמות מנוגדות נמשכות.

יחידות של מטען חשמלי

יחידת המטען החשמלי במערכת היחידות הבינלאומית (SI) היא ה- coulomb (C) אחד coulomb מוגדר כסכום המטען המועבר על ידי זרם של אמפר אחד בשנייה אחת.

שדה חשמלי

שדה חשמלי הוא אזור סביב חלקיק טעון שבו כוח יהיה מופעל על חיובים אחרים.הכוח של השדה החשמלי (E) מוגדר ככוח (F) לפקד יחידה (q).

שדה חשמלי Equation

ניתן לחשב את השדה החשמלי באמצעות הנוסחה:

  • E = F /q

שדה מגנטי

שדה מגנטי הוא שדה וקטור המתאר את ההשפעה המגנטית על העברת מטען חשמלי, זרמים חשמליים וחומרים מגנטיים.שדה מגנטי (B) נמדד בטסלס (T).

מקורות שדות מגנטיים

ניתן לייצר שדות מגנטיים באמצעות:

  • מגנטים קבועים
  • זרמי חשמל
  • שינוי שדות חשמליים

אינדוקציה אלקטרומגנטית

אינדוקציה אלקטרומגנטית היא התהליך שבו שדה מגנטי משתנה יכול לגרום זרם חשמלי במוליכים.עקרון זה הוא הבסיס עבור מכשירים חשמליים רבים, כגון גנרטורים והופכים.

חוק החדירה של פאראדיי

חוק פאראדיי קובע כי כוח אלקטרוקטר המושרה (EMF) במעגל סגור הוא פרופורציה ישירות לשיעור השינוי של השטף המגנטי דרך המעגל:

  • EMF = -d ⁇ / Dt

המשוואות של מקסוול

המשוואות של מקסוול הן קבוצה של ארבע משוואות בסיסיות המתארות כיצד שדות חשמליים וגנטיים אינטראקציה והפצתם.הם חיוניים להבנת אלקטרומגנטיות קלאסית.

ארבעת המשוואות

ארבעת הקווי ההשוואה של מקסוול הם:

  • חוק הגזים של גאוס לחשמל
  • חוק גאוס למגנטיות
  • חוק החדירה של פאראדיי
  • חוק Ampère-MAXwell

יישומים של אלקטרומגנטיות בהנדסה

לאלקטרומגנטיות יש יישומים רבים על פני שדות הנדסיים שונים.כאן כמה תחומים מרכזיים שבהם אלקטרומגנטיות מוחל:

  • חשמל דור
  • תקשורת
  • התחדשות מגנטית (MRI)
  • מנועים חשמליים וגנרטור
  • טכנולוגיות טעינה

מסקנה

הבנת היסודות של אלקטרומגנטיות חיונית למהנדסים, מאחר שהיא מניחה את הבסיס לטכנולוגיות ומערכות רבות בשימוש כיום.על ידי הבנת המושגים המרכזיים הללו, מהנדסים יכולים לעצב ולחדשן ביעילות בתחומם.