سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
الکتریسیته و مغناطیس سال‌ها پدیده‌هایی جدا از هم پنداشته می‌شدند و بعد از کشفیات مایکل فارادی و ماکسول بود که وحدت این دو نیرو مشخص گردید. پدیده‌های مرتبط با آهنرباها و نیز آذرخش منشا الکترومغناطیسی دارند.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

نیروهای شگفت‌انگیز طبیعت

(قسمت دوم)


الکتریسیته و مغناطیس سال‌ها پدیده‌هایی جدا از هم پنداشته می‌شدند و بعد از کشفیات مایکل فارادی و ماکسول بود که وحدت این دو نیرو مشخص گردید. پدیده‌های مرتبط با آهنرباها و نیز آذرخش منشا الکترومغناطیسی دارند.

قسمت اول

نیروی الکترومغناطیسی

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 مربوطند. 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.

نیروهای شگفت‌انگیز طبیعت

 

میدانهای الکتریکی عامل چند پدیدهء 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 کوانتومیظ¬ 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.

 

تاریخچه الکترومغناطیس

در ابتدا تصور بر این بود که الکتریسیته و مغناطیس به عنوان دو نیروی جدا از هم عمل می‌کنند. با این حال این تغییر دیدگاه، با انتشار رساله الکتریسیته و مغناطیس جیمز کلارک ماکسول در تاریخ 1873 است که در آن نشان داده می‌شود. تعامل بارهای مثبت و منفی توسط یک نیروی تنظیم می‌شد.

 

چهار اثر عمده ناشی از این تداخلات، به وضوح توسط آزمایش‌ها نشان داده شده‌اند، وجود دارد:

1- نیروی الکتریکی جذب و یا دفع کننده بارها توسط یک دیگرمتناسب با معکوس مربع فاصله بین آن‌ها است.

 

2- قطب مغناطیسی همیشه به صورت جفت توسط خطوط میدان مغناطیسی به هم متصل می‌شوند: قطب شمال مغناطیسی به قطب جنوب مغناطیسی متصل است.

نیروهای شگفت‌انگیز طبیعت

3-  جریان الکتریکی در سیم حامل جریان، میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم ایجاد می‌کند، که جهت آن بسته به جهت جریان است.

 

4- هنگامی که حلقه سیم به سمت میدان مغناطیسی یا دور از میدان مغناطیسی حرکت کند و یا میدان مغناطیسی به سمت نزدیک شدن و یا دور شدن از آن نقل مکان کند، جهت آن بسته به جهت جریان در آن جنبش است.

زمانی که هانس کریستین اورستد در حال آماده شدن برای سخنرانی شب در 1820 آوریل 21 بود، مشاهدات شگفت آوری کسب کرد. او متوجه شد که سوزن قطب نما زمانی که جریان الکتریکی حاصل از باتری روشن و خاموش می‌شد، از قطب مثیت منحرف می‌گردید.

این انحراف او را متقاعد کرد که میدانهای مغناطیسی از طرف یک سیم حامل جریان الکتریکی تاثیر می‌پذیرد و رابطه مستقیم بین الکتریسیته و مغناطیس وجود دارد. به زودی او به یافته‌های خود را به چاپ رسانید که به نشان می‌داد جریان الکتریکی تولید میدان مغناطیسی حول یک سیم حامل جریان می‌کند.

اگر نیروی الکترومغناطیسی میان بارهای همنام باعث می شود آنها یکدیگر را دفع کنند چگونه ممکن است 92 پروتون با بار مثبت همراه 143 نوترون، درون هسته یک اتم تجمع کنند و اتمی مانند اورانیوم 235 را به وجود آورند؟ پاسخ به این پرسش، دانشمندان را به کشف نیروی سوم یعنی نیروی هسته ای قوی هدایت کرد

 CGS واحد القاء مغناطیسی (oersted) است به نام و به افتخار او نامگذاری شده‌است. این اتحاد که توسط مایکل فارادی مشاهده شد، توسط جیمز کلارک ماکسول گسترش یافت و بخشی از آن مجددا توسط الیور هویساید و هاینریش هرتز فرمول بندی  یکی از بزرگترین دست‌اوردهای فیزیک ریاضی در قرن 19ام به‌شمار می‌رود. از آن پس الکترومغناطیس همواره به عنوان مدلی برای توسعه فیزیک مطرح بوده است.

درواقع این نیرو، اجزای ماده را کنار هم می نشاند. الکترون را در اتم مقید و با پیوند اتم ها به یکدیگر مولکول ها و ساختارهای بزرگ تر را تولید می کند. این نیرو مسئول همه تغییرات شیمیایی است و اساس کار آن یک جمله معروف است: «بارهای همنام یکدیگر را دفع و بارهای غیرهمنام همدیگر را جذب می کنند». چرخش الکترون به دور پروتون برخلاف چرخش زمین به دور خورشید نمی تواند ناشی از نیروی جاذبه باشد، چراکه با جرم ناچیز الکترون و پروتون نیروی گرانش حاصل بسیار ناچیز و قابل چشم پوشی است.

نیروهای شگفت‌انگیز طبیعت

بنابراین به نیرویی با سازوکاری متفاوت نیاز داریم. نیروی الکترومغناطیسی باعث می شود الکترون با بار منفی جذب بار مثبت هسته اتم شود و با چرخش به دور هسته، اتم های پایدار به وجود بیاورد. نیروی الکترومغناطیسی 1036 بار قوی تر از گرانش است؛ یعنی اگر بزرگی گرانش را به اندازه یک نخود تشبیه کنیم، بزرگی نیروی الکترومغناطیسی از کل عالم هستی بزرگ تر است. زمانی که یک براده آهن جذب آهن ربا می شود، یک مجموعه کوچک با تعداد محدودی الکترون و پروتون بر کل نیروی گرانش حاصل از برهم کنش همه ذرات براده آهن با همه ذرات کره زمین غلبه می کند. نیروی الکترومغناطیسی با ایجاد پیوند میان اتم ها و مولکول ها ماده را می سازد و به آن انسجام می بخشد و باعث می شود سیب پس از افتادن از درخت به درون زمین فرو نرود.

ولی اگر نیروی الکترومغناطیسی میان بارهای همنام باعث می شود آنها یکدیگر را دفع کنند چگونه ممکن است 92 پروتون با بار مثبت همراه 143 نوترون، درون هسته یک اتم تجمع کنند و اتمی مانند اورانیوم 235 را به وجود آورند؟ پاسخ به این پرسش، دانشمندان را به کشف نیروی سوم یعنی نیروی هسته ای قوی هدایت کرد.

 

    ادامه دارد....

 

فرآوری: مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان


منبع:shegeftiha ،jamejamonline ، wikipedia

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین