Elektromagnetisme

Elektromagnetisme er læra om samanhengen og vekselverknaden mellom elektrisitet og magnetisme. Teorien er særs omfattande og skildrar elektrisk ladning, elektrisk straum, elektriske og magnetiske krefter, lys og annan elektromagnetisk stråling, og dessutan mykje meir. Elektromagnetismen blir utnytta i stor utstrekking i dagleglivet, t.d. ved navigasjon, elektronikk, belysning, transport, oppvarming og mykje meir.

Klassisk elektromagnetisme blir skildra av Maxwell-likningane som vart samla på 1860-talet. Alle andre elektromagnetiske lovar kan i teorien utleiast frå desse. I partikkelfysikk er elektromagnetisme ei av dei fire fundamentalkreftene og elektromagnetiske krefter blir forklart som utveksling av virtuelle foton. Som konsekvens av dette er alle fysiske fenomen, utanom gravitasjon, frå atomskala og oppover, eigenleg forkledd elektromagnetisme, i alle fall i teorien. I praksis er endå mange fenomen ikkje omtalt som elektromagnetisme, blant dei er kontaktkrefter, friksjon og viskositet.

Teori 
For system i ro kan elektrisitet og magnetisme skildrast kvar for seg, men ved rørsle må dei skildrast saman. Difor er det vanleg å omtale elektromagnetisme som elektrodynamikk. Det er to lover som knyt elektrisitet og magnetisme saman
 Faraday-lova skildrar elektromagnetisk induksjon. Han seier at ein kan lage elektrisk straum i ein spole ved å endre magnetfeltet gjennom spolen. På denne måten blir det laga straum i eit vasskraftverk. 
 Ampère-lova skildrar korleis elektrisk straum skapar magnetfelt. Ein magnet skapt ved å sende straum gjennom ein spole blir kalla ein elektromagnet.

Den viktigaste oppdaginga ved samskipnad av elektrisitet og magnetisme var at lys er elektromagnetiske bølgjer, dvs koordinerte svingingar i elektriske og magnetiske felt. Desse felta står normalt på retninga til lysstrålen og òg normalt på kvarandre. Retninga på det elektromagnetiske feltet blir kalla polariseringa til strålen.

Bruksområde 
 Kraftverk produserer elektrisk energi (ikkje elektrisk kraft!). Elektrisk energi har høg energikvalitet og kan dermed brukast til det meste, slik som å flytte tog, lage lys, røre industrielle robotar, oppvarming, osb
 Elektronikk brukar elektromagnetisme til informasjon og kommunikasjon.
 Elektrolyse brukar elektromagnetisme til å skilje kjemiske stoff.
 Optikk er bruk av lys, som igjen er ei undergrein av elektromagnetismen.
 Astronomi all viten om himmelen kjem i hovudsak frå elektromagnetisk stråling.

Historisk utvikling 
Statisk elektrisitet har vore kjend sidan antikken. Ordet «elektro» kjem frå det greske namnet på rav, sidan rav kan bli elektrisk ladd og tiltrekke ladde gjenstandar som hårstrå. Magnetisme har i vesten vore kjend sidan 1600-talet der det først vart brukt i skipskompass.

Ei gradvis betre forståing kom på 1700-talet der det vart gjort grunnleggjande eksperiment og teoriar av fysikarar som Benjamin Franklin (1706–1770), Charles Augustin de Coulomb (1736–1806), Luigi Galvani (1737–1798), Alessandro Volta (1745–1827), André-Marie Ampère (1775–1836), Hans Christian Ørsted (1777–1851), Carl Friedrich Gauss (1777–1855), Georg Simon Ohm (1789–1854), Michael Faraday (1791–1867). Alt dette arbeidet vart samanfatta (og revidert) av James Clerk Maxwell på 1860-talet. Først då kan ein snakke om elektromagnetisme som ein einskapleg teori. Mot slutten av 1800-talet og byrjinga av 1900-talet vart det gjort store framskitt innan bruksområde, av folk som Nikola Tesla, Samuel Morse, Antonio Meucci, Thomas Edison, George Westinghouse, Werner von Siemensar, Charles Steinmetz, og Alexander Graham Bell.

På 1900-talet kom to store nye fundamentale teoriar, relativitetsteorien og kvantemekanikken og begge desse fekk konsekvensar for elektromagnetismen. Det var manglande samsvar mellom Maxwell-likningane og Newton sine lovar som inspirerte Albert Einstein til å formulere den spesiell relativitetsteorien.

Den mikroskopiske teorien for elektromagnetisme er kvanteelektrodynamikk (QED). Først kom ei kvantemekanisk skildring av elektron av Paul Dirac rundt 1930. Den fulle teorien vart utvikla av Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger, og Sin-Itiro Tomonaga på 1940-talet.

Viktige omgrep

Elektrisk ladning 

Elektrisk ladning er opphav til elektriske felt og elektriske krefter. Desse kreftene blir skildra av Coulombs lov. Ladningar kan vere positive eller negative, der ladningar med same forteikn fråstøyter kvarandre og ulike forteikn tiltrekker kvarandre. Vanleg symbol for elektrisk ladning er Q og SI-eininga er C. Protonet og elektronet si ladning blir kalla elementærladning med høvesvis positivt og negativt forteikn.

Elektrisk straum 

Elektrisk straum er elektrisk ladning i rørsle. Vanleg symbol er I og SI-eininga er A, som òg er ei grunneining.

Elektrisk spenning 

Spenning er skilnad i elektrisk potensial mellom to punkt, dvs eit mål på kor mykje energi som trengst å flytte ein ladning mellom punkta per ladning. Vanleg symbol er U og SI-eininga er V.

Elektrisk felt 

Er den eigenskapen ved rommet rundt elektriske ladningar som gjer at ladningar tiltrekker og fråstøyter kvarandre. Elektrisk felt er elektrisk kraft per ladning. Vanleg symbol er E og SI-eininga er N/C som òg er lik V/m.

Magnetisk felt 

Magnetfelt (òg magnetisk felt, magnetisk feltstyrke) syner til kraftfelta rundt ein magnet, magnetisert gjenstand, eller ein straumførande elektrisk leiar. Magnetiske felt er altså ansvarleg for at magnetar og straumførande leidningar vert dradd mot kvarandre eller fråstøyter kvarandre.
Vanleg symbol er H og SI-eining er A/m.

Magnetisk felt er òg nær knytt til magnetisk flukstettleik. Magnetisk felt og magnetisk flukstettleik er ekvivalente i vakuum, men er ulike i magnetiserbare materialar. Eining for magnetisk flukstettleik er T.

Elektromagnetisk stråling 

Elektromagnetisk stråling er bølgjer som rører seg med lysfarten i vakuum. Stråling med ulike bølgelengder har ulike namn og opphav. Synleg lys har bølgelengd på 400 nm til 700 nm. Andre typar er radiobølgjer, mikrobølgjer, røntgenstråling og gammastråling.

Kvantisert elektromagnetisk stråling kallast foton og blir skildra av kvanteelektrodynamikk.

Kvanteelektrodynamikk 

Kvanteelektrodynamikk er den kvantemekaniske artikkelen for elektromagnetisme. Der blir kreftene mellom ladningane som utveksling av virtuelle foton skildra.

Sjå òg 
 Elektromagnetisk stråling
 Elektromagnetiske måleiningar

Kjelder 
 Denne artikkelen bygger på «Elektromagnetisme» frå , den 29. august 2012. 
 

 
Grunnleggjande fysikk
Elektrodynamikk