به گزارش خبرنگار ایمنا، الکترومغناطیس کلاسیک شاخه‌ای از علم فیزیک نظری است که به پدیده‌های الکترومغناطیسی شکل‌گرفته از برهم‌کنش بارهای و جریان‌های الکتریکی می‌پردازد. این نظریه در صورتی که مقیاس‌های طول و شدت میدان به اندازه کافی بزرگ باشد و بتوان از اثرات مکانیک کوانتوم چشم پوشید، با دقت بسیاری می‌تواند الکترومغناطیس را توصیف کند. نظریه الکترومغناطیس کلاسیک در قرن ۱۹ توسط ماکسول، هوساید و دیگر دانشمندان گسترش یافت، اما نظریه مقدماتی الکترومغناطیس کلاسیک که در کتاب‌های درسی وجود دارد توسط ریچارد فاینمن، لولاندائو، جان دیوید جکسون و ملوین شوارتز ارائه شد. برای بررسی و شناخت بیشتر نظریه الکترومغناطیس با احسان تمنده، کارشناس ارشد فیزیک سامانه‌های پیچیده گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:
الکترومغناطیس چیست؟
یکی از مباحثی که پیش از بررسی نظریه‌های الکترومغناطیسی باید مورد بررسی قرار داد، «الکترومغناطیس» است. الکترومغناطیس شاخه‌ای از علم فیزیک است که به مطالعه پدیده‌های الکتریکی، مغناطیسی و ارتباط بین این دو نیرو می‌پردازد؛ از طرفی نیروهای الکترومغناطیس به عنوان یکی از چهار نیروی بنیادی طبیعت شناخته می‌شود و در کنار نیروهای هسته قوی، گرانش و هسته ضعیف قرار می‌گیرد.
الکترومغناطیس چه کاربردی دارد؟
طبق نظریه الکترومغناطیس، نیروهای بنیادی طبیعت به وسیله میدان‌های الکترومغناطیسی تعریف می‌شود و به طور کلی بیشتر پدیده‌های فیزیک که امروز با آن‌ها سروکار داریم به غیر از پدیده‌های مرتبط با گرانش به کمک نیروی الکترومغناطیس قابل توصیف است؛ از طرفی می‌دانیم که عامل اصلی وجود نیروهای درون مولکولی نیز الکترومغناطیس است و عملاً این نیرو باعث می‌شود ذرات تشکیل‌دهنده ماده داخل اتم قرار بگیرد.
نیروی الکترومغناطیس به چند دسته تقسیم می‌شود؟
نیروی الکترومغناطیس از دو حالت نیروی الکتریکی و نیروی مغناطیس تشکیل شده است که این دو نیرو با یکدیگر تفاوت دارد، اما کاملاً به هم مربوط می‌شود؛ زیرا هنگامی که تغییرات میدان الکتریکی را نسبت به زمان بررسی می‌کنیم، میدان مغناطیسی تولید می‌شود و برعکس هنگامی که تغییرات میدان مغناطیسی را در بازه‌ای از زمان بررسی کنیم، میدان الکتریکی به‌دست می‌آید؛ این اتفاق تحت عنوان القای الکتریکی نیز شناخته می‌شود. میدان الکتریکی طبق تعاریف و آزمایش‌ها عامل پدیده‌هایی مانند ولتاژ باتری یا جریان‌های الکتریکی برق بوده و میدان مغناطیسی نیز عامل رخ‌داد پدیده‌هایی مانند رانش و ربایش آهن‌ربا است.
الکترومغناطیس چگونه کشف شد؟
برای بررسی کشف نیروی الکترومغناطیس باید به زمان‌های گذشته و عملاً ابتدای تاریخچه الکترومغناطیس یعنی در سال ۱۸۰۰ میلادی بازگردیم. در این سال فردی به نام «الساندرو ولتا» موفق شد نمونه‌ای از یک باتری را طراحی کند که همین مسئله آغاز تحقیق و تفحص درمورد پدیده الکترومغناطیس شد. با گذشت زمان ماکسول نظریه خود را پیرامون نیروهای الکترومغناطیس ارائه داد و عملاً از آن زمان این نیرو در بین جوامع علمی شناخته شد و با کمک آن بسیاری از پدیده‌هایی که تا به امروز رخ‌داد مورد بررسی قرار گرفت.
نظریه ماکسول درمورد نیروی الکترومغناطیس چه بود؟
اگر به تاریخچه نیروی الکترومغناطیس توجه کنیم، متوجه می‌شویم که در ابتدا فرض می‌شد دو حالت الکتریسیته و مغناطیس از یکدیگر جدا بوده و متفاوت است، اما با گذشت زمان و در پی منتشر شدن مقاله الکتریسیته و مغناطیس ماکسول در سال ۱۸۷۳ میلادی، مشخص شد که بین بارهای مثبت و منفی بین این دو نیرو تعامل برقرار است و طبق این نظریه دو حالت الکتریسیته و مغناطیس با یکدیگر در ارتباط است. پس از اینکه نظریه «ماکسول» پیرامون نیروی الکترومغناطیس منتشر شد، ماکسول فرمول‌هایی نیز در کنار آن ابداع کرد که به عنوان فرمول ماکسی شناخته می‌شود.
الکترومغناطیس کلاسیک چگونه شکل گرفت؟
کشف و بررسی الکترومغناطیس کلاسیک به قرن ۱۹ میلادی باز می‌گردد؛ فیزیکدان‌ها الکترومغناطیس کلاسیک را به صورت دقیق مورد بررسی قرار دادند که در نهایت فردی به نام ماکسول فعالیت پیرامون آن را آغاز و نظریه خود را درمورد الکترومغناطیس کلاسیک پایه‌گذاری کرد. ماکسول به عنوان کاشف محیط الکترومغناطیسی نور نیز شناخته می‌شود.
میدان در الکترومغناطیس کلاسیک با کمک مجموعه معادلاتی که توسط ماکسول ابداع شد و قانون لورنس، تعریف می‌شود. الکترومغناطیس کلاسیک به سختی با مکانیک کلاسیک سازگار است، اما با نسبیت خاص کاملاً سازگار بوده و در این نظریه از ویژگی‌ها و فرمول‌های الکترومغناطیس کلاسیک نیز استفاده شده است.
چالش اصلی الکترومغناطیس کلاسیک چه بود؟
در مجموعه معادلات ماکسول سرعت نور در خلأ ثابت در نظر گرفته شد و تقریباً وابسته به گذردهی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی در خلأ است. مشکلی اصلی الکترومغناطیس کلاسیک این بود که اگر قوانین گالیله را مبنای مکانیک کلاسیک در نظر می‌گرفتیم، توسط «الکترومغناطیس کلاسیک» نقض می‌شد. با گذشت زمان دانشمندان تلاش کردند که تناقض بین این دو نظریه را از بین ببرند و برای این کار محیطی تحت عنوان اتر در نظر گرفتند، اما وجود این محیط اثبات نشد.
تناقض میان الکترومغناطیس و مکانیک کلاسیک چگونه رفع شد؟
با گذشت زمان افرادی مانند لورنتس پیرامون این مسئله بسیار تحقیق کردند، اما در نهایت «آلبرت انیشتین» این مشکل را با کمک نظریه نسبیت خاص مرتفع کرد و نظریه وی جایگزین تئوری حرکت‌شناسی کلاسیک شد و با الکترومغناطیس کلاسیک نیز سازگار بود. تئوری انیشتین نشان داد میدان مغناطیسی در حال حرکت می‌تواند تبدیل به میدان الکتریکی غیر از صفر شود و همین پدیده موجب شکل‌گیری الکترودینامیک شد.
نظر شما