فنی و مهندسی

الکترون

الکترون

ابرهای اتمی-مداری spd m0.png

اوربیتالهای اتمی هیدروژن در سطوح مختلف انرژی. مناطق مات تر ، مناطقی است که به احتمال زیاد در هر زمان الکترون می تواند الکترون پیدا کند.

ترکیب ذره ابتدایی

آمار فرمیونیک

نسل اول

فعل و انفعالات گرانش ، الکترومغناطیسی ، ضعیف

نماد

، که بار الکتریکی آن یک بار ابتدایی منفی است. الکترون ها به نسل اول خانواده ذرات لپتون تعلق دارند و به طور کلی تصور می شود که آنها ذرات بنیادی هستند زیرا هیچ اجزای شناخته شده یا زیر ساختی ندارند. الکترون دارای جرمی است که تقریباً 1/1836 جرم پروتون دارد. خصوصیات مکانیکی کوانتوم الکترون شامل یک حرکت زاویه ای ذاتی (چرخش) با مقدار نیم عدد صحیح است ، که در واحد های ثابت ثابت پلانک ، expressed بیان می شود. مطابق با اصل حذف پائولی ، هر دو الکترون نمی تواند حالت کوانتومی یکسانی را اشغال کند. مانند همه ذرات بنیادی ، الکترون ها دارای ویژگی های ذرات و امواج هستند: آنها می توانند با ذرات دیگر برخورد کنند و مانند نور پراش می یابند. خواص موج الکترونها با آزمایشات ساده تر از سایر ذرات مانند نوترون ها و پروتون ها است ، زیرا الکترون ها جرم کمتری دارند و از این رو طول موج د Broglie طولانی تر برای یک انرژی داده شده است. زمینه های اجتماعی در مهندسی

الکترون ها در پدیده های جسمی متعددی مانند الکتریسیته ، مغناطیس ، شیمی و رسانایی گرمایی نقش اساسی دارند و همچنین در فعل و انفعالات گرانشی ، الکترومغناطیسی و ضعیف شرکت می کنند. از آنجا که الکترون بار دارد ، دارای یک میدان الکتریکی اطراف است و اگر آن الکترون نسبت به یک ناظر در حال حرکت باشد ، مشاهده کننده برای تولید یک میدان مغناطیسی آن را مشاهده می کند. میدان های الکترومغناطیسی تولید شده از منابع دیگر بر اساس قانون نیروی لورنتس بر حرکت الکترون تأثیر می گذارند. الکترون ها هنگام شتاب گرفتن ، انرژی را به صورت فوتون تابش یا جذب می کنند. ابزارهای آزمایشگاهی با استفاده از میدانهای الکترومغناطیسی قادرند الکترونهای منفرد و همچنین پلاسمای الکترون را به دام بیندازند. تلسکوپ های ویژه می توانند پلاسمای الکترون را در فضای خارج تشخیص دهند. الکترون ها در بسیاری از برنامه ها مانند الکترونیک ، جوشکاری ، لوله های اشعه کاتد ، میکروسکوپ الکترونی ، پرتودرمانی ، لیزر ، آشکارسازهای یونیزاسیون گاز و شتاب دهنده های ذرات نقش دارند.

منابع

لحظه مغناطیسی

مغناطیس در ریشه خود از دو منبع ناشی می شود:

جریان الکتریسیته.

چرخش لحظه های مغناطیسی ذرات بنیادی.

خصوصیات مغناطیسی مواد عمدتا به دلیل لحظه های مغناطیسی الکترونهای مدارهای اتم آنها است. گشتاورهای مغناطیسی هسته اتم ها معمولاً هزاران برابر کوچکتر از گشتاورهای مغناطیسی الکترون هستند ، بنابراین در زمینه مغناطش مواد بسیار ناچیز هستند. با این وجود لحظات مغناطیسی هسته ای در زمینه های دیگر ، به ویژه در تشدید مغناطیسی هسته ای (NMR) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) بسیار مهم است.روابط مهندسی با سایر رشته ها

به طور معمول ، تعداد زیادی الکترون در یک ماده به گونه ای مرتب شده اند که گشتاورهای مغناطیسی آنها (هم مداری و هم ذاتی) از بین می روند. این امر تا حدی به این دلیل است که الکترونها به عنوان یک نتیجه از اصل محرومیت پائولی (به پیکربندی الکترون مراجعه کنید) و ترکیب آنها در زیر پوسته های پر شده با حرکت مدار خالص صفر ، به جفتهایی با گشتاورهای مغناطیسی ذاتی مخالف ترکیب می شوند. در هر دو حالت ، الکترونها ترجیحاً ترتیباتی را اتخاذ می کنند که در آن لحظه مغناطیسی هر الکترون توسط لحظه مخالف الکترون دیگر لغو می شود. علاوه بر این ، حتی هنگامی که پیکربندی الکترون به گونه ای است که الکترونهای جفت نشده و یا زیرپوسته های غیر پر شده ای وجود دارد ، اغلب اینگونه است که الکترونهای مختلف موجود در جامد باعث ایجاد گشتاورهای مغناطیسی می شوند که در جهات مختلف و تصادفی قرار دارند تا مواد به وجود بیایند. مغناطیسی نباشد

گاهی اوقات ، خود به خود ، یا به دلیل یک میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده - به طور متوسط ??هر یک از لحظه های مغناطیسی الکترون در یک صف قرار می گیرند. سپس یک ماده مناسب می تواند یک میدان مغناطیسی خالص قوی ایجاد کند.

رفتار مغناطیسی یک ماده به دلایل ذکر شده در بالا و همچنین به دما بستگی به ساختار آن ، به ویژه پیکربندی الکترون آن دارد. در دماهای بالا ، حرکت حرارتی تصادفی حفظ تراز را برای الکترونها دشوارتر می کند.

تنها اثر موجود لئوناردو گارزونی ، با عنوان Due trattati sopra la natura، e le qualità della calamita ، اولین نمونه شناخته شده از درمان مدرن پدیده های مغناطیسی است. رساله در سالهای نزدیک به سال 1580 نوشته شده و هرگز منتشر نشده است ، رساله انتشار گسترده ای داشت. به طور خاص ، از گارزونی توسط نیکولو کابئو به عنوان یک متخصص مغناطیس یاد می شود ، که Philosophia Magnetica (1629) وی فقط تنظیم مجدد کار Garzoni است. رساله گارزونی را جیووانی باتیستا دلا پورتا و ویلیام گیلبرت نیز می شناختند.

در سال 1600 ، ویلیام گیلبرت De Magnete ، Magneticisque Corporibus ، et de Magno Magnete Tellure (در مورد آهن ربا و اجسام مغناطیسی و روی آهنربا بزرگ زمین) را منتشر کرد. وی در این کار بسیاری از آزمایشات خود را با مدل زمینی خود به نام ترللا توصیف می کند. از آزمایش های خود ، او نتیجه گرفت که زمین خود مغناطیسی است و دلیل آن قطب نمای قطب شمال است (قبلاً برخی معتقد بودند که این ستاره قطب (قطب شمال) یا یک جزیره مغناطیسی بزرگ در قطب شمال است که قطب نما را به خود جلب می کند).

درک رابطه برق و مغناطیس در سال 1819 با کار هانس کریستین ارستد ، استاد دانشگاه کپنهاگ آغاز شد که با انفجار تصادفی یک سوزن قطب نما در نزدیکی سیم کشف کرد که جریان الکتریکی می تواند یک میدان مغناطیسی ایجاد کند. این آزمایش برجسته به عنوان آزمایش tedrsted شناخته می شود. چندین آزمایش دیگر با آندره ماری آمپر ، که در سال 1820 کشف کرد که میدان مغناطیسی در یک مسیر بسته در جریان است ، مربوط به جریان عبوری از یک سطح محصور در مسیر است. کارل فردریش گاوس ؛ Jean-Baptiste Biot و Félix Savart ، هر دو در سال 1820 با قانون Biot – Savart معادله ای را برای میدان مغناطیسی از یک سیم حامل جریان ارائه دادند. مایکل فارادی ، که در سال 1831 دریافت که یک شار مغناطیسی متغیر با زمان از طریق یک حلقه سیم باعث ایجاد ولتاژ می شود ، و دیگران پیوندهای بیشتری بین مغناطیس و برق پیدا می کنند. جیمز کلرک مکسول این بینش ها را در معادلات ماکسول سنتز و گسترش داد ، الکتریسیته ، مغناطیس و اپتیک را در زمینه الکترومغناطیس متحد کرد. در سال 1905 ، آلبرت انیشتین از این قوانین برای ایجاد نظریه نسبیت خاص خود استفاده کرد و این قانون را در همه چارچوب های مرجع اینرسی لازم الاجرا کرد.مهندسی و ارتباط با سایر

الکترومغناطیس در قرن بیست و یکم ادامه یافته است و در تئوری های اساسی تئوری سنج ، الکترودینامیک کوانتوم ، تئوری الکتروضعف و در نهایت مدل استاندارد گنجانده شده است.

تاریخ

تاریخچه الکترومغناطیس

Lodestone ، آهن ربا طبیعی ، باعث جذب ناخن های آهنی می شود. انسان های باستان خاصیت مغناطیسی را از سنگ سنگ کشف کردند.

تصویری از 1600 De Magnete گیلبرت که یکی از روشهای اولیه ساخت آهنربا را نشان می دهد. آهنگر قطعه ای از آهن داغ را در جهت شمال به جنوب نگه داشته و با سرد شدن آن را چکش می زند. میدان مغناطیسی زمین دامنه ها را تراز می کند و آهن را آهنربایی ضعیف می گذارد.

ترسیم یک روش درمانی پزشکی با استفاده از برس مغناطیسی. چارلز ژاک 1843 ، فرانسه.ابزار ها در مهندسی مکانیک

مغناطیس برای اولین بار در دنیای باستان کشف شد ، زمانی که مردم متوجه شدند سنگهای لوستر ، که به طور طبیعی مغناطیسی شده اند ، می توانند آهن را جذب کنند. کلمه آهنربا از اصطلاح یونانی μαγν?τις λ?θος magn?tis lithos ، "سنگ مغناطیسی ، سنگ سنگ" است. در یونان باستان ، ارسطو اولین موردی را که می توان بحث علمی در مورد مغناطیس نامید ، به فیلسوف تالس از مایلتوس نسبت داد ، که از حدود 625 قبل از میلاد تا حدود 545 قبل از میلاد زندگی می کرد. متن پزشکی هند باستان Sushruta Samhita توصیف استفاده از مگنتیت برای از بین بردن تیرهای تعبیه شده در بدن فرد است.

در چین باستان ، اولین اشاره ادبی به مغناطیس در کتاب قرن 4 قبل از میلاد به نام نویسنده آن ، گویگوزی نهفته است. Lüshi Chunqiu ، سالنامه قرن 2 قبل از میلاد ، همچنین یادداشت می کند: جذب آن. "اولین اشاره به جاذبه سوزن در اثری از قرن اول Lunheng (سalanالات متعادل) است:" سنگ آهک یک سوزن را به خود جلب می کند. " دانشمند چینی قرن یازدهم شن کو اولین شخصی بود که در مقاله های استخر رویایی - قطب نمای سوزن مغناطیسی را نوشت و با استفاده از مفهوم نجومی شمال واقعی ، دقت ناوبری را بهبود بخشید. در قرن 12th ، چینی ها شناخته شده بودند که از قطب نما سنگی برای هدایت استفاده می کردند. آنها قاشق جهت دار را از لودست مجسمه سازی کردند به گونه ای که دسته قاشق همیشه به سمت جنوب باشد.

الکساندر نکام ، تا سال 1187 ، اولین کسی در اروپا بود که قطب نما و استفاده از آن را برای ناوبری توصیف کرد. در سال 1269 ، پیتر Peregrinus de Maricourt کتاب Epistola de magnete را نوشت ، اولین رساله موجود که خصوصیات آهن ربا را توصیف می کند. در سال 1282 ، اشرف ، فیزیکدان ، ستاره شناس و جغرافیدان یمنی ، درباره خصوصیات آهن ربا و قطب نما خشک صحبت شد.

مغناطیس

"مغناطیسی" و "مغناطیسی" در اینجا هدایت می شوند. برای سایر کاربردها ، به مغناطیسی (ابهام زدایی) ، مغناطیس (ابهام زدایی) و مغناطیسی شده (ابهام زدایی) مراجعه کنید.

یک چهار قطبی مغناطیسی

مقالاتی در مورد

الکترومغناطیس

شیر برقی

برق کتابت های مغناطیسی تاریخچه

الکترواستاتیک

مغناطیس شناسی

الکترودینامیک

شبکه برق

فرمول کوواریانت

دانشمندان

vte

مغناطیس دسته ای از پدیده های فیزیکی است که توسط میدان های مغناطیسی واسطه می شوند. جریان های الکتریکی و گشتاورهای مغناطیسی ذرات بنیادی باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی می شوند که بر روی جریان های دیگر و گشتاورهای مغناطیسی تأثیر می گذارد. مغناطیس یکی از جنبه های پدیده ترکیبی الکترومغناطیس است. آشنا ترین اثرات در مواد فرو مغناطیسی رخ می دهد ، که به شدت توسط میدان های مغناطیسی جذب می شوند و می توانند مغناطیسی شوند تا به آهن ربا های دائمی تبدیل شوند و خود میدان های مغناطیسی تولید کنند. مغناطیس زدایی آهنربا نیز امکان پذیر است. فقط چند ماده فرومغناطیسی هستند. متداول ترین آنها آهن ، کبالت و نیکل و آلیاژهای آنها است. پیشوند فرو - به آهن اشاره دارد ، زیرا مغناطیس دائمی ابتدا در لودستون مشاهده شد ، نوعی سنگ آهن طبیعی به نام مگنتیت ، Fe3O4.

همه مواد نوعی مغناطیس از خود نشان می دهند. مواد مغناطیسی براساس حساسیت زیاد آنها طبقه بندی می شوند. فرومغناطیس مسئول بیشتر اثرات مغناطیس در زندگی روزمره است ، اما در واقع انواع مختلفی از مغناطیس وجود دارد. مواد پارامغناطیسی ، مانند آلومینیوم و اکسیژن ، ضعیف جذب یک میدان مغناطیسی اعمال می شوند. مواد مغناطیسی مانند مس و کربن دفع ضعیفی دارند. در حالی که مواد ضد فرومغناطیسی ، مانند کروم و عینک چرخشی ، رابطه پیچیده تری با یک میدان مغناطیسی دارند. نیروی آهنربا بر روی مواد پارامغناطیس ، دیامغناطیس و ضد فرومغناطیس معمولاً بسیار ضعیف است و قابل احساس نیست و فقط توسط ابزار آزمایشگاهی قابل تشخیص است ، بنابراین در زندگی روزمره ، این مواد غالباً غیر مغناطیسی توصیف می شوند.

حالت مغناطیسی (یا فاز مغناطیسی) ماده به دما ، فشار و میدان مغناطیسی اعمال شده بستگی دارد. با تغییر این متغیرها ممکن است یک ماده بیش از یک نوع مغناطیس داشته باشد.

قدرت یک میدان مغناطیسی تقریباً همیشه با فاصله کاهش می یابد ، اگرچه رابطه ریاضی دقیق بین قدرت و فاصله متفاوت است. تنظیمات مختلف گشتاورهای مغناطیسی و جریان های الکتریکی می تواند باعث ایجاد میدان های مغناطیسی پیچیده شود.

فقط دو قطبی مغناطیسی مشاهده شده است ، اگرچه برخی نظریه ها وجود تک قطبی مغناطیسی را پیش بینی می کنند.