Elektrodinamika

Elektrodinamika atau elektromagnetisme klasik adalah teori elektromagnetisme yang dikembangkan sepanjang abad kesembilan belas, terutama oleh James Clerk Maxwell. Teori ini memberikan gambaran yang baik tentang fenomena elektromagnetik selama panjang dan kekuatan medan cukup besar untuk tidak memperhitungkan efek mekanika kuantum (lihat elektrodinamika kuantum).

Secara matematis, ini didasarkan pada penerapan transformasi Lorentz ke gaya Coulomb pada muatan listrik titik untuk menemukan gaya antara muatan yang bergerak.

Efek dinamis

Efek dinamis dari muatan dan arus listrik dipelajari oleh Pierre Simon Laplace, Michael Faraday, Heinrich Lenz dan banyak lainnya pada awal abad kesembilan belas, namun studi yang koheren dan logis lengkap tentang fenomena elektromagnetik hanya dapat dilakukan mulai dari teori. dari relativitas.

Batas limit elektrodinamika klasik

Seperti teori fisika lainnya, elektrodinamika klasik memiliki batas penerapannya: tidak berlaku pada jarak yang sangat kecil dan pada medan yang sangat tinggi, karena fisika kuantum. Mungkin juga tidak lagi dapat diterapkan pada jarak yang sangat jauh.

Gaya Lorentz

Medan elektromagnetik menimbulkan gaya Lorentz yang bekerja pada partikel bermuatan listrik:

F= qE + qv x B

di mana huruf tebal berarti representasi vektor: F adalah gaya pada muatan q, E adalah medan listrik, v adalah kecepatan muatan dan B adalah medan magnet.

Menurut persamaan, gaya Lorentz memiliki dua kontribusi. Satu, magnet, adalah produk silang dari kecepatan dan medan magnet. Hal ini menyebabkan gaya resultan tegak lurus terhadap kecepatan dan medan magnet. Kontribusi lainnya, yang listrik, sejajar dengan medan listrik.

Contoh soal

Berapakah besar gaya yang dialami ketika muatan satuan disimpan di bawah pengaruh medan listrik 5 N/C?

Jawaban:

F = qE
F = (1)(5)
F = 5 N/s.

Medan listrik E

Medan listrik E didefinisikan mirip dengan kasus muatan stasioner:

F = q₀E

di mana q₀ adalah apa yang dikenal sebagai beban uji. Ukuran muatan tidak terlalu penting, asalkan cukup kecil untuk tidak mempengaruhi medan listrik karena keberadaannya. Definisi ini menjelaskan bahwa satuan E adalah N/C, newton per coulomb. Satuan ini setara dengan V/m, volt per meter.

Contoh soal

Sebuah muatan uji +25.10⁵ C diletakkan dalam sbuah medan listrik. Jika gaya yang bekerja pada muatan uji tersebut adalah 0,5 N. Berapa besar medan listrik pada muatan uji tersebut?

Pembahasan:
Diketahui:
F= 0,5 N
q = +25. 10⁵ C

Ditanya: E ….?

Jawaban:
E = F/q
E = 0,5/25. 10⁵ C
E = 5. 10⁴ / 25 = 2000 N/C.

Gelombang elektromagnetik

Medan elektromagnetik yang berubah merambat dari asalnya dalam bentuk gelombang. Gelombang ini bergerak dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dan berada dalam spektrum panjang gelombang yang luas.

Contoh medan dinamis radiasi elektromagnetik (dalam urutan frekuensi yang meningkat) adalah: gelombang radio, gelombang mikro, cahaya (inframerah, tampak dan ultraviolet), sinar-X dan radiasi gamma. Dalam bidang fisika partikel, radiasi elektromagnetik ini merupakan manifestasi dari interaksi elektromagnetik antara partikel bermuatan.

Sumber bacaan: CleverlySmart, Coursera, ScienceDirect, Physics Classroom

Sumber foto utama dari Midjourney

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya | Business & Marketing

Gaya Lorentz | Penjelasan, Rumus, Contoh Soal dan Jawaban