विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र - खोज और भौतिक गुणों का इतिहास

इलेक्ट्रिक और चुंबकीय घटनाएं प्राचीन काल से मानव जाति के लिए जानी जाती हैं, आखिरकार उन्होंने बिजली देखी और कई प्राचीन लोग मैग्नेट के बारे में जानते थे जो कुछ धातुओं को आकर्षित करते थे। 4000 साल पहले आविष्कार की गई बगदाद बैटरी, इस बात का एक प्रमाण है कि मानव जाति हमारे दिनों से बहुत पहले बिजली का उपयोग करती थी और स्पष्ट रूप से यह जानती थी कि यह कैसे काम करती है। हालांकि, यह माना जाता है कि 19वीं शताब्दी की शुरुआत तक, बिजली और चुंबकत्व को हमेशा एक दूसरे से अलग माना जाता था, असंबंधित घटना के रूप में माना जाता था और भौतिकी की विभिन्न शाखाओं से संबंधित था।

चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन 1269 में शुरू हुआ जब फ्रांसीसी वैज्ञानिक पीटर पेरेग्रीन (मेरिककोर्ट के नाइट पियरे) ने स्टील की सुइयों का उपयोग करके एक गोलाकार चुंबक की सतह पर चुंबकीय क्षेत्र को चिह्नित किया और निर्धारित किया कि परिणामी चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं दो बिंदुओं पर प्रतिच्छेद करती हैं जिसे उन्होंने कहा पृथ्वी के ध्रुवों के अनुरूप "ध्रुव"।

ओर्स्टेड अपने प्रयोगों में केवल 1819 में।करंट ले जाने वाले तार के पास रखी एक कम्पास सुई का विक्षेपण पाया, और फिर वैज्ञानिक ने निष्कर्ष निकाला कि विद्युत और चुंबकीय घटनाओं के बीच कुछ संबंध था।

5 साल बाद, 1824 में, एम्पीयर गणितीय रूप से एक चुंबक के साथ एक विद्युत प्रवाहित तार की बातचीत का वर्णन करने में सक्षम था, साथ ही एक दूसरे के साथ तारों की बातचीत, इसलिए यह दिखाई दिया एम्पीयर का नियम: "एक समान चुंबकीय क्षेत्र में रखे धारावाही तार पर कार्य करने वाला बल तार की लंबाई के समानुपाती होता है, चुंबकीय प्रेरण वेक्टर, चुंबकीय प्रेरण वेक्टर और तार « के बीच कोण की वर्तमान और साइन।

करंट पर चुंबक के प्रभाव के बारे में, एम्पीयर ने सुझाव दिया कि एक स्थायी चुंबक के अंदर सूक्ष्म बंद धाराएँ होती हैं जो चुंबक का एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती हैं जो एक करंट ले जाने वाले कंडक्टर के चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करती हैं।

एक और 7 वर्षों के बाद, 1831 में, फैराडे ने प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना की खोज की, अर्थात, वह उस समय एक कंडक्टर में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल की उपस्थिति के तथ्य को स्थापित करने में कामयाब रहा जब एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र इस कंडक्टर पर कार्य करता है। देखना - विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना का व्यावहारिक अनुप्रयोग.

उदाहरण के लिए, एक स्थायी चुंबक को एक तार के पास ले जाकर, आप उसमें एक स्पंदनशील धारा प्राप्त कर सकते हैं, और किसी एक कॉइल पर एक स्पंदनशील करंट लगाने से, आम लोहे की कोर पर, जिसके साथ दूसरा कॉइल स्थित होता है, एक स्पंदनशील करंट निकलेगा। दूसरी कुंडली में भी दिखाई देते हैं।

33 साल बाद, 1864 में, मैक्सवेल पहले से ही ज्ञात विद्युत और चुंबकीय घटनाओं को गणितीय रूप से सारांशित करने में सफल रहे - उन्होंने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का एक सिद्धांत बनाया, जिसके अनुसार विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में परस्पर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र शामिल हैं। तो, मैक्सवेल के लिए धन्यवाद, इलेक्ट्रोडायनामिक्स में पिछले प्रयोगों के परिणामों को वैज्ञानिक रूप से संयोजित करना संभव हो गया।

मैक्सवेल के इन महत्वपूर्ण निष्कर्षों का एक परिणाम उनकी भविष्यवाणी है कि, सिद्धांत रूप में, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में किसी भी परिवर्तन से विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्पन्न होती हैं जो अंतरिक्ष में और ढांकता हुआ मीडिया में एक निश्चित परिमित गति से फैलती हैं जो माध्यम के चुंबकीय और ढांकता हुआ पारगम्यता पर निर्भर करती हैं। प्रसार के लिए लहरदार।

एक निर्वात के लिए, यह गति प्रकाश की गति के बराबर निकली, जिसके संबंध में मैक्सवेल ने माना कि प्रकाश भी एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, और बाद में इस धारणा की पुष्टि की गई (हालांकि जंग ने प्रकाश की तरंग प्रकृति को ओर्स्टेड से बहुत पहले बताया था) प्रयोग)।

दूसरी ओर, मैक्सवेल ने विद्युत चुंबकत्व के लिए गणितीय आधार तैयार किया और 1884 में मैक्सवेल के प्रसिद्ध समीकरण आधुनिक रूप में प्रकट हुए। 1887 में, हर्ट्ज़ ने मैक्सवेल के सिद्धांत की पुष्टि की विद्युतचुम्बकीय तरंगें: रिसीवर ट्रांसमीटर द्वारा भेजी गई विद्युत चुम्बकीय तरंगों को ग्रहण करेगा।

शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के अध्ययन से संबंधित है।क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के ढांचे में, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन को फोटॉनों के प्रवाह के रूप में माना जाता है, जिसमें वाहक कणों - फोटॉनों - मासलेस वेक्टर बोसोन द्वारा इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरैक्शन किया जाता है, जिसे इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड के प्राथमिक क्वांटम एक्साइटमेंट के रूप में दर्शाया जा सकता है। इसलिए, एक फोटॉन क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के परिप्रेक्ष्य से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का एक क्वांटम है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरेक्शन को आज भौतिकी में मूलभूत इंटरैक्शन में से एक माना जाता है, और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड गुरुत्वाकर्षण और फर्मोनिक क्षेत्रों के साथ-साथ मूलभूत भौतिक क्षेत्रों में से एक है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के भौतिक गुण

अंतरिक्ष में विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र या दोनों की उपस्थिति का अंदाजा आवेशित कण या करंट पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की प्रबल क्रिया से लगाया जा सकता है।

विद्युत क्षेत्र एक निश्चित बल के साथ गतिमान और स्थिर दोनों प्रकार के विद्युत आवेशों पर कार्य करता है, जो एक निश्चित समय पर अंतरिक्ष में दिए गए बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की शक्ति और परीक्षण आवेश q के परिमाण पर निर्भर करता है।

बल (परिमाण और दिशा) को जानना जिसके साथ विद्युत क्षेत्र परीक्षण आवेश पर कार्य करता है, और आवेश के परिमाण को जानने के बाद, अंतरिक्ष में दिए गए बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की ताकत E पाई जा सकती है।

विद्युत आवेशों द्वारा एक विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है, इसकी बल की रेखाएँ धनात्मक आवेशों से शुरू होती हैं (सशर्त उनसे प्रवाहित होती हैं) और ऋणात्मक आवेशों पर समाप्त होती हैं (सशर्त रूप से उनमें प्रवाहित होती हैं)। इस प्रकार, विद्युत आवेश विद्युत क्षेत्र के स्रोत हैं। विद्युत क्षेत्र का एक अन्य स्रोत परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र है, जो मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा गणितीय रूप से सिद्ध होता है।

विद्युत क्षेत्र की ओर से विद्युत आवेश पर कार्य करने वाला बल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ओर से दिए गए आवेश पर कार्य करने वाले बल का भाग होता है।

विद्युत आवेशों (धाराओं) या समय-भिन्न विद्युत क्षेत्रों (जैसा कि मैक्सवेल के समीकरणों में देखा गया है) द्वारा एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है और केवल गतिमान विद्युत आवेशों पर कार्य करता है।

गतिमान आवेश पर चुंबकीय क्षेत्र की क्रिया की शक्ति चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण के समानुपाती होती है, गतिमान आवेश का परिमाण, इसकी गति की गति और चुंबकीय क्षेत्र B के प्रेरण वेक्टर के बीच कोण की ज्या और आवेश की गति की दिशा। इस बल को अक्सर लोरेंजोबैच बल के रूप में संदर्भित किया जाता है, यह केवल इसका "चुंबकीय" हिस्सा है।

वास्तव में, लोरेंत्ज़ बल में विद्युत और चुंबकीय घटक शामिल हैं। विद्युत आवेशों (धाराओं) को चलाकर चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है, इसकी बल रेखाएँ हमेशा बंद रहती हैं और धारा को ढक लेती हैं।