الکترومغناطیس چیست؟

الکترومغناطیس شاخه‌ای از علم فیزیک است که به مطالعهٔ پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی و ارتباط این دو با هم می‌پردازد. از طرفی یکی از چهار نیروی بنیادی طبیعت است (سه نیروی دیگر نیروی هسته‌ای قوی، نیروی هسته‌ای ضعیف و گرانش هستند). در نظریهٔ الکترومغناطیس این نیروها به‌وسیلهٔ میدان‌های الکترومغناطیسی توصیف می‌شوند. الکترومغناطیس توصیفگر بیشتر پدیده‌هایی‌ست (به جز گرانش) که در زندگی روزمره اتفاق می‌افتد. الکترومغناطیس همچنین نیرویی‌ست که الکترون‌ها و پروتون‌ها را در داخل اتم‌ها پیش هم نگه می‌دارد. درحقیقت حامل همهٔ نیروهای درون مولکولی٬ نیروی الکترومغناطیسی است.

نیروی الکترومغناطیسی به دو صورت نیروی الکتریکی و نیروی مغناطیسی بروز می‌کند که این دو جنبه‌های مختلف از یک چیز (نیروی الکترومغناطیسی) هستند و از این رو ذاتاً یه یکدیگر مربوط اند. تغییر میدان الکتریکی تولید میدان مغناطیسی و برعکس تغییر میدان مغناطیسی تولید میدان الکتریکی می‌کند. این اثر به نام القای الکترومغناطیسی شناخته شده است و اساس کار ژنراتورهای الکتریکی، موتورهای القایی و ترانسفورمرها می‌باشد. میدان‌های الکتریکی عامل چند پدیدهٔ الکتریکی معمول مانند پتانسیل الکتریکی (مانند ولتاژ باتری) و جریان الکتریکی (مانند جریان برق) و میدان‌های مغناطیسی عامل نیروی مربوط با آهنرباها هستند. در الکترودینامیک کوانتومی ٬ نیروی الکترومغناطیسی بین ذرات باردار را می‌توان از طریق روش نمودارهای فاینمن محاسبه کرد که در آن تصور می‌شود که ذرات پیام‌رسان به نام فوتن مجازی بین ذرات باردار مبادله می‌شود.

حقایق انرژی الکترومغناطیسی:

* انواع مختلف امواج الکترومغناطیسی عبارتند از نور، مایکروویو، اشعه ایکس و امواج انتقالی تلویزیونی و رادیویی.
 
* در اینجا لیستی از امواج الکترومغناطیسی به ترتیب بر حسب کم شدن فرکانس‌های آنها که طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می‌دهند آورده شده است: پرتوهای گاما، اشعه ایکس، اشعه ماوراء بنفش، پرتوهای نور قابل مشاهده، پرتوهای مادون قرمز، مایکروویو، امواج رادیویی FM، امواج رادیوییAM ، امواج رادیویی طولانی
 
* انرژی ذرات موج الکترومغناطیسی هنگامی بالاتر است که طول موج کوتاه تر باشد.
 
* امواج الکترومغناطیسی از میان هر ماده‌ای و همچنین از میان خلأ عبور می‌کنند.
 
* سرعت امواج الکترومغناطیسی در خلأ برابر با سرعت نور در خلأ است، یعنی در حدود سیصد هزار کیلومتر بر ثانیه.
 
* هنگامی که امواج الکترومغناطیسی وارد ماده می‌شوند، سرعت آنها کند می‌شود یعنی انرژی آنها کاهش می‌یابد، از این رو طول موج افزایش می‌یابد.
 
* هنگامی که هر جسمی گرم می‌شود، حرکت ذرات آن سرعت می‌گیرد که باعث ایجاد تغییر در میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی آنها می‌شود، و بنابراین موج الکترومغناطیسی شکل می‌گیرد. در حالی که وقتی یک موج الکترومغناطیسی به یک جسم برخورد می‌کند، گرما در سطح آن ایجاد می‌کند که به نوبه خود باعث لرزش ذرات آن جسم می‌شود. گرما و لرزش ذرات به طول موج و انرژی موج الکترومغناطیسی فرود آمده بستگی دارند.
 
ما از انرژی الکترومغناطیسی در زندگی روزانه خود استفاده می‌کنیم بدون این که از وجود آن آگاه باشیم. آیا جالب نیست به صورت جزئی بدانید که انرژی الکترومغناطیسی چیست و چگونه ایجاد می‌شود؟ هنگامی که شما بدانید که چگونه انرژی الکترومغناطیسی را تعریف کنید، می توانید از آن با کارایی بیشتری استفاده کنید.
 
در واقع ذرات دارای بار الکتریکی در حالت ایستا و پویا بر هم نیرو وارد می‌کنند. همچنین قطب‌های آهن ربایی نیز در حالت ایستا و پویا بر هم نیرو وارد می‌کنند. بار الکتریکی و قطب مغناطیسی در حالت ایستا بر هم نیرو وارد نمی‌آورند، اما اگر دارای حرکت و جابجایی نسبی نسبت به موقعیت هم باشند بر یکدیگر نیرو وارد می‌آورند. فرم برداری این نیروها در معادلات ماکسول متجلی است. حرکت نسبی بارهای الکتریکی و قطب‌های مغناطیسی موجد امواج الکترومغناطیسی است.