ما هي الفيزياء الكهرومغناطيسية؟
كهرومغناطيسية
الفيزياء الكهرومغناطيسية أو الفِيزِيَاء الكَهْرَمِغْنَاطِيسيَّة أو الفِيزِيَاء الكَهْرَطِيسيَّة هي فيزياء المجال المغناطيسي (أو الحركة المغناطيسية الكهربية) هو فرع من فروع الفيزياء يدرس العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية، حيث يؤثر مجال مغناطيسي على الشحنة الكهربية أو الجسيم المشحون كهربياً (والمقصود بالجسيم يختلف من آن لآخر ففي الكهرومغناطيسية الكلاسيكية يكون المقصود بالجسيم هو الجسيم النقطي، أما في الديناميكا الكهربائية الكمومية يكون المقصد هو الجسيم الأولى) ، وفي المقابل يتأثر المجال أيضاً بوجود تلك الجسيمات وحركتها في هذا المجال.
فيزياء
تتعامل الميكانيكا الكمومية مع نظم ذات أحجام ذرية أو تحت الذرية؛ مثل الجزيئات والذرات والإلكترونات والبروتونات وغيرها من الجسيمات الأولية. وقد أدت بعض الصعوبات التي واجهت الميكانيكا الكلاسيكية في أواخر القرن التاسع عشر، مثل إشكالية إشعاع الجسم الأسود واستقرار الإلكترونات على مداراتها، إلى التفكير بأن جميع أشكال الطاقة تتنقل على شكل حزم متقطعة غير قابلة للتجزئة، وتسمى كُمُومَات أو "كوانتوم". وقد قام بتشكيل هذا المفهوم، الفيزيائي الألماني ماكس بلانك سنة 1900، وقدم من خلاله ألبرت أينشتاين تفسيرًا للمفعول الكهروضوئي والذي يتبين من خلاله بأن الموجات الكهرومغناطيسية تتصرف في بعض الأحيان بطريقة تشبه تصرف الجسيمات.
مغناطيسية
وترجع تلك الظواهر المغناطيسية إلى حركة شحنات كهربائية أو عزم مغناطيسي لجسيمات أولية وذلك لأن لها عزم مغزلي. والظاهرة المغناطيسية هي أحد فروع علم الكهرومغناطيسية، وهو واحد من أربعة قوى أساسية في علم الفيزياء.بينت ميكانيكا الكم أن خاصية المغناطيسية الحديدية ترجع إلى أنه في تلك العناصر (الحديد والكوبلت والنيكل) يجعل التآثر بين الذرات - وهو تآثر كمومي - على أن يتخذ العزم المغزلي المغناطيسي للإلكترونات فيها اتجاها واحداً.
جائزة مسائل الألفية
في الفيزياء، نظرية يانغ-ميلز الكلاسيكية هي تعميم لنظرية ماكسويل للكهرومغناطيسية حيث يحمل المجال الكهرومغناطيسي نفسه بذاته. وباعتبارها نظرية المجال الكلاسيكي، فإن لديها حلولاً تسير بسرعة الضوء بحيث أن نصها الكمومي يجب أن يصف جسيمات عديمة الكتلة. ومع ذلك، فإن الظاهرة المفترضة للحبس بالألوان لا تسمح إلا بحالات ملزمة من الجلونات، مما يشكل جسيمات ضخمة. هذه هي الفجوة الجماعية. جانب آخر من الحبس هو الحرية التقاربية مما يجعل من الممكن تصور أن نظرية الكمبروسوم-ميلز موجودة بدون قيود على مقاييس الطاقة المنخفضة. وتتمثل المشكلة في إقامة وجود دقيق لنظرية يانغ-ميلز الكمومية وفجوة ضخمة.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
نال أيبينوس الفخر في أنه أول من صور مشهد العلاقة المتبادلة بين الكهرباء والمغناطيسية. في كتابه "Tentamen Theoria Electricitatis et Magnetism" المطبوع في سان بطرسبورغ سنة 1759. بحيث اعطي شرح مسهب لنظرية فرانكلين، ومن ميزاته الشكل المحسوس حسب وجهات النظر الحديثة: "تطرد جزيئات السائل الكهربائي بعضها البعض، وتجذب وتجذبها جسيمات من جميع الأجسام بقوة تقل عند زيادة المسافة؛ فالسائل الكهربائي موجود في مسام الأجسام ويتحرك بسهولة خلال موصلات غير الكهربائية ولكن حركته صعبة في العوازل، ويحدث ظهور الكهرباء بسبب عدم المساواة في توزيع هذا السائل في الجسم أو مقاربة أجسام غير متكافئة الشحنة مع السائل". صاغ أيبينوس نظرية مشابهة للنظرية المغناطيسية باستثناء ما قال أن تلك السوائل تعمل في جزيئات الحديد فقط عند حدوث الظاهرة المغنطيسية. وقد قدم أيبينوس عددا من التجارب الكهربائية، ومن بينها تلك التجارب التي تظهر الآثار الكهربائية على التورمالين حيث يتطلب أن تسخن إلى درجة حرارة ما بين 37.5 C° و 100 C°. في الواقع فإن التورمالين هو غير كهربائي عند درجة الحرارة منتظمة، لكن الخصائص الكهربائية تظهر عند ارتفاع أو هبوط في درجة الحرارة. وتسمى الخصائص الكهربائية التي تظهرها البلورات بهذه الطريقة بكهربية حرارية، ومن ضمنها كبريتات الكينون والكوارتز إضافة إلى التورمالين.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وفي سنة 1550 كتب الفيزيائي الإيطالي جيرولامو كاردانو عن الكهرباء في مؤلفه المسمى "De Subtilitate" وميز فيه لأول مرة ما بين القوى المغناطيسية والكهربية. ووصولا إلى أواخر القرن السادس عشر، حيث أظهر طبيب البلاط الفيكتوري وليام جيلبرت كتابه دي ماجنت والذي توسع في عمل كاردانو وأنشأ من اللاتينية كلمة إلكتريكوس المستمدة من الإغريقية (إلكترون) وتعني الكهرمان. قام جيلبرت بالعديد من التجارب الكهربائية الدقيقة، ففي سياقها اكتشف أن هناك العديد من المواد الأخرى غير الكهرمان لها القدرة على إظهار الخصائص الكهربائية مثل الكبريت والشمع والزجاج الخ. واكتشف جلبرت أيضا أن الكهرباء تضيع عند تسخين الأجسام وكذلك الرطوبة التي تحول دون كهربة الأجسام كلها، ويرجع ذلك إلى الحقيقة المعروفة الآن بأن الرطوبة تضعف عزل تلك الأجسام. كما لاحظ بأن كهربة أجسام معينة قد تجذب أجسام أخرى بشكل عشوائي، في حين أن المغناطيس يجذب الحديد فقط. الاكتشافات العديدة لجلبرت حول الكهرومغناطيسية أعطته لقب مؤسس علم الكهرباء. أما أول من استخدم كلمة كهرباء فهو السير توماس براون في مؤلفه المسمى "Pseudodoxia Epidemica" لسنة 1646.
نبضة كهرومغناطيسية
النبضة الكهرومغناطيسية - EMP مصطلح يطلق على نوع من الانفجار الكهرومغناطيسي الاشعاعي الذي ينشأ بسبب انفجار (تفجير بسلاح نووي غالباً) و\أو من تقلبات مفاجئة في المجال المغناطيسي.
يمكن الاستفادة من التغيرات السريعة في الحقول الكهربائية في بعض الأنظمة الكهربائية لتدمير عناصرها الإلكترونية بتأثير انهيار الجهد.
قوة كهرومغناطيسية
القوة الكهرومغناطيسية هي إحدى القوى الأربعة الأساسية في هذا الكون، بجانب الجاذبية والقوى النووية الضعيفة والقوى النووية القوية، وتشمل القوى الكهربية والقوى المغناطيسية، ومن أمثلتها القوى المغناطيسية الناشئة عن القوى الكهربية، وقد تنشأ حينما يمر تيار كهربي في سلك به مجال مغناطيسي.
تدفق (علوم)
الشحنة الكهربائية هي خاصية فيزيائية للمادة، وهي مصدر القوة الكهرومغناطيسية في الطبيعة، وهناك نوعان من الشحنة الكهربية: الشحنة الموجبة والشحنة السالبة، تحمل الجسيمات شحنة سالبة أو موجبة أو متعادلة، وتحمل الإلكترونات شحنات سالبة والبروتونات شحنات موجبة، والنيوترونات شحنات متعادلة، كما أن هناك جسيمات أخرى تحمل شحنات وكل هذه الشحنات تكون إما سالبة أو موجبة أو متعادلة (بدون شحنة).و هي عبارة عن دقائق صغيرة جدا لا ترى بالعين المجردة تتنقل عبر اسلاك وأجهزة كهربائية وتشمل ما يسمى بالتيار الكهربائي.
حدث محاكاة في المكشاف CMS من مصادم هادرون الكبير، ويضم ظهور محتمل للهيجز بوزون. فيزياء الجسيمات هو دراسة المكونات الأولية للمادة والطاقة والتفاعلات بينهما. بالإضافة إلى ذلك، تصميم علماء فيزياء الجسيمات وتطوير المعجلات ذات الطاقة العالية، وبرامج الكمبيوتر الضرورة لهذا البحث. ويسمى هذا المجال أيضا "فيزياء الطاقة العالية" لأن العديد من الجسيمات الأولية لا تحدث بشكل طبيعي ولكن يتم إنشاء فقط خلال الاصطدامات عالية الطاقة لجسيمات أخرى.
حاليا، يتم وصف تفاعلات الجسيمات الأولية والقوى الأساسية طبقاً للنموذج القياسي وتقسم الجسيمات المعروفة للمادة إلى الكواركات واللبتونات التي تتفاعل عبر القوى الأساسية: القوة النووية القوية، والقوة النووية الضعيفة، والقوة الكهرومغناطيسية. يتم وصف ديناميات من حيث جزيئات المادة تبادل البوزونات قياس (غلوونس، W و Z البوزونات، والفوتونات، على التوالي كما تتوقع ستاندرد نموذج الجسيمات المعروفة باسم بوزون هيجز. وفي يوليو 2012 المختبر الأوروبي لفيزياء الجسيمات، أعلن الكشف عن الجسيمات بما يتفق مع بوزون هيغز، جزءا لا يتجزأ من آلية هيغز.
الفيزياء النووية هو مجال الفيزياء الذي يدرس المكونات والتفاعلات من الأنوية الذرية. التطبيقات الأكثر شيوعا المعروفة للفيزياء النووية هي توليد الطاقة النووية وتكنولوجيا الأسلحة النووية، ولكن قدمت بحوث التطبيق في العديد من المجالات، بما في ذلك في مجال الطب النووي والتصوير بالرنين المغناطيسي، وزرع الأيونات في هندسة المواد، والكربون المشع في الجيولوجيا وعلم الآثار .
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
في النصف الأول من القرن 19 ظهرت عدة إضافات مهمة جدا للمعرفة العالمية ومتعلقة بالكهرباء والمغناطيسية. فعلى سبيل المثال: اكتشف هانز كريستيان أورستد في كوبنهاغن سنة 1819 تأثير انحراف تيار كهربائي على بوصلة مغناطيسية إذا مرر فوقها سلك به تيار كهربائي. أعطى هذا الاكتشاف دليلا على مدى العلاقة الوثيقة بين الكهرباء والمغناطيسية وقد أعقبها أمبير مباشرة بإعلان نظريته المشهورة عن الديناميكا الكهربائية في سنة (1821) المرتبطة بالقوة حيث مايمارسه تيار على الآخر بواسطة التأثير كهرو-مغناطيسي، أي:
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وفي سنة 1862 تمكن ماكسويل من حساب سرعة انتشار المجال الكهرومغناطيسي خلال محاضرة في كلية الملك، فوجد أنه نفس سرعة الضوء، واعتبر ان ذلك مجرد صدفة وعلق على ذلك "بأنه من الممكن تجنب الإستنتاج أن الضوء يكمن فيه موجات عرضية من نفس الوسط الذي يسبب ظاهرتي الكهرباء والمغناطيس". وللعمل أكثر على حل تلك المشكلة، فقد أظهر ماكسويل أن المعادلات تتنبأ بوجود موجات من المجالات الكهربية والمغناطيسية المتأرجحة التي تنتقل بالفراغ بسرعة يمكن حسابها بتجارب كهربية بسيطة -حسب المعطيات في ذلك الوقت- فحصل ماكسويل على سرعة 310,740,000 م/ث. واستنتج من أن الضوء نفسه يتألف من موجات كهرومغناطيسية.
كهرومغناطيسية تقليدية
بمقارنة ذلك بالموجات الكهرومغناطيسية فالموجات الكهرومغناطيسية هي الصورة الوحيدة للمجال الكهرومغناطيسي التي تبتعد عن مصدرها وتنتشر وتستقل عنه . ورغم انها تصدر من مصدر لها إلا أنها يمكنها التواجد بعد ذلك مستقلة . كما أن الضوء نوع من الموجات الكهرومغناطيسية ويحمل صفاتها وينتقل ضوء الشمس إلينا وينير الأرض ويحمل إلينا جزءا من طاقة الشمس. ويختص علم البصريات بهذا الفرع للحركية الكهربائية "إلكتروديناميكا".
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
ومع ذلك فحتى فاراداي نفسه لم يتمكن من حل تلك الخلافات، ومع ما مر من تعديلات على آراء كلا الجانبين في هذه المسألة، إلا أنه لا تزال تبرز تحقيقات واكتشافات تطالب إلى يومنا هذا بالتنوع في الرأي حول هذه النقاط. فقد عمل فولتا عدة تجارب لدعم وتطوير نظريته والتي هي بالأساس تطوير التفاعل أو البطارية التي كان مقدمة لجميع البطاريات الكيميائية لاحقة، وامتلكت الجدارة المتميزة لكونها الوسيلة الأولى التي يتم من خلالها الحصول على الكهرباء ولفترات طويلة متواصلة. ونقل فولتا تصوره لشكل البطارية إلى الجمعية الملكية في لندن، وبعد ذلك بفترة قصيرة تمكن نيكلسون وكافنديش (1780) من إنتاج تحلل للماء بواسطة التيار الكهربائي وذلك باستخدام بطارية فولتا باعتبارها مصدرا للقوة المحركة الكهربائية.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وقد اكتشف أيضا أن هناك تيارات مستحثة تنشأ في الدائرة المغلقة الثانية عندما تتغير قوة التيار في السلك الأول، ويكون اتجاه التيار في الدائرة الثانوية معاكسا لما في الدائرة الأولى. إضافة إلى أن تيارا ينشا في الدائرة الثانوية عندما تحمل دائرة أخرى التيار من وإلى الدائرة الأولى، وعندما تقرب قطعة من المغناطيس أو تبعد من وإلى دائرة مغلقة سيحدث تيارات لحظية في الدائرة. ففي غضون بضعة أشهر التالية اكتشف فاراداي خلال التجارب تقريبا جميع القوانين والحقائق المعروفة عن الحث الكهرومغناطيسي والحث المتبادل. بناء على تلك الاكتشافات -مع استثناء نادر جدا- فقد اعتمد عليها تشغيل الهاتف والدينامو وبالصدفة آلات الدينامو الكهربائية وعمليا جميع الصناعات الكهربائية العملاقة في العالم، بما فيها الإضاءة الكهربائية وجر القاطرات بالكهرباء وتشغيل المحركات الكهربائية لأغراض الطاقة والطلاء بالكهرباء والطباعة الكهربائية وغيرها.
كيمياء كهرومغناطيسية
الكيمياء الكهرومغناطيسية هي فرع من فروع الكيمياء الكهربية تتعامل مع التأثيرات المغناطيسية في الكيمياء الكهربية .يوجد ثلاثة أنواع من التأثيرات المغناطيسية في الكيمياء الكهربية :
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وفي سنة 1864 أعلن جيمس كلارك ماكسويل الآتي من ادنبره نظريته الكهرومغناطيسية عن الضوء والتي تعتبر أعظم خطوة معرفية في علوم الكهرباء. وقد درس ماكسويل المجال الكهربائي والمغناطيسي منذ سنة 1855/56 وعلق عليها في بحث عن طبيعة المجالات الكهرومغناطيسية في ورقة علمية من جزءين نشرها سنة 1861 بعنوان "عن خطوط فاراداي للقوى" (بالإنجليزية: On Faraday's lines of force) تليت في الجمعية الفلسفية بكامبردج، حيث عرضت الورقة نموذج مبسط لعمل فاراداي وكيف أن هناك علاقة بين الظاهرتين، وقد اختزل كل تلك العلوم إلى مجموعة مترابطة من معادلات التفاضل من 20 معادلة في 20 متغير. وقد نشر هذا العمل في مارس 1861 تحت اسم:"عن الخطوط الفيزيائية للقوى" (بالإنجليزية: On physical lines of force). ولكي تحدد القوة الفعالة في أي جزء من الآلة يجب أن نحدد الزخم ومن ثم نحسب معدل تغييره. معدل التغير هذا يعطينا القوة. وكان لاغرانج أول من قدم تلك الطريقة الضرورية في الحساب، ثم طورتها معادلات هاملتون مع بعض التعديلات، وسميت ب. وعندما تستخدم تلك المعادلات بصيغتها الأصلي فإنها تعرف بمعادلات لاغرانج. اما ماكسويل فقد بدأ منطقيا أن بإمكانه تطبيق تلك الأساليب الحسابية على المجال الكهرومغناطيسي. فطاقة النظام الحركي هي جزئيا حركية والآخر جهد كامن. فافترض ماكسويل أن الطاقة المغناطيسية للمجال هي طاقة حركية والطاقة الكهربائية هو الكمون.
مايكل فاراداي
درس فاراداي المجال المغناطيسي على موصل يحمل تيار كهربائي مستمر وبذلك وضع أسس الكهرومغناطيسية. وهو مكتشف نظرية المحاثة والنفادية المغناطيسية وقوانين التحليل الكهربائي. وهو القائل بأن المغناطيسية تؤثر على الأشعة الضوئية ووضع أسس الربط بين الظاهرتين. يعد اختراعه للأجهزة الكهرومغناطيسية بداية لتكنولوجيا المواتير الكهربائية. وبذلك يصبح أول من جعل الكهرباء شيء لاستخدام التكنولوجي.
نبضة كهرومغناطيسية
القنبلة الكهرومغناطيسية أو القنبلة الإلكترونية هي سلاح تهدف إلى تعطيل الأجهزة الإلكترونية من خلال النبضة المغناطيسية الكهربائية الكبرى(النبض الكهرومغناطيسي) التي يمكنها التداخل مع الأجهزة الكهربائية / والإلكترونية ونظم تشغيلهم لإلحاق أضرار فيهم وإصابتهم بالتلف.
وعادة ما تكون آثارها لا تتجاوز 10 كم من الانفجار إذا لم تكن مقترنة بقنبلة نووية أو أن تكون مصممة خصيصا لإنتاج النبضة الكهرومغناطيسية الهائلة. إذا انفجرت أسلحة نووية صغيرة على علو شاهق يمكنها التسبب في نبضة قوية كهرومغناطيسية بما يكفي لتعطيل أو إلحاق ضرر بالإجهزة الإلكترونية لعديد من الأميال من مكان الانفجار. والنبضة النووية الكهرومغناطيسية تتأثر بالمجال المغناطيسي للأرض حيث يتغير انتشار طاقتها بحيث ينتشر قليل إلى الشمال، ويكون الانتشار في اتجاه الشرق، والغرب، والجنوب من مكان وقوع الانفجار. ويمكن أن يؤدي إلى ارتفاع الجهد إلى آلاف الفولتات للمتر الواحد من الطاقة الكهربائية في الكابلات، وقد تكون مستقطبة أو لا تكون. هذه الطاقة يمكنها الانتقال لمسافات طويلة على خطوط الكهرباء وعن طريق الهواء.
اعتبرت القنبلة الكهرومغناطيسية أخطر ما يهدد البشرية اليوم، لأنها من الأسلحة التي التي تهاجم الضحايا من مصدر مجهول يستحيل أو يصعب رصده مثل الأسلحة البيلوجية والكميائية .. والكهرومغناطيسية.. وبالتحديد أسلحة موجات "المايكرو" عالية القدرة.
في زمن قصير. تستطيع "القنبلة الكهرومغناطيسية" أن تقذف بالحضارة والمدنية الحديثة مائتي عام إلى الوراء .. وكما ذكرت مجلة "Popular Mechanics" الأمريكية فإن أية دولة أو مجموعة تمتلك تكنولوجيا الأربعينيات تستطيع تصنيع هذه القنبلة.
أندريه ماري أمبير
تم فتح مجال الكهرومغناطيسية، واكتشف خاصية القطاع والعناية, وطور نظرية رياضية التي لم تشرح فقط الظاهرة الكهرومغناطيسية ولكنها شرحت وتنبأت بظواهر أخرى.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
كان اكتشاف التخليق الكهرومغناطيسي قد تم ما بين مايكل فاراداي وجوزيف هنري في وقت متقارب كل على حدة. في حين أن نتائج فاراداي قد سبقت نتائج هنري، ولكن هنري كان هو السباق في استخدامه مبدأ المحولات. وظهر اكتشاف هنري في الحث الذاتي وعمله في الموصلات اللولبية باستخدام وشائع النحاس سنة 1835، اي قبل اكتشاف فاراداي.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وفي سنة 1822 ابتكر يوهان شفايغر أول جلفانومتر، ثم طوره فيبر بعد ذلك كثيرا (1833). وفي 1825 اخترع الإنجليزي وليم سترجيون قضيب كهرومغناطيسي مستقيم وعلى شكل حدوة حصان، وقد نال لذلك الميدالية الفضية من جمعية الفنون. وفي سنة 1837 اخترع كلا من غاوس وفيبر معا (كليهما مشهوران في تلك الفترة) جلفانومتر عاكس لأغراض التلغراف. كان تلك بداية الظهور لعاكس تومسون وغيرها من الجلفانومترات ذات الحساسية المطلقة التي استخدمت لأول مرة في إشارات الغواصات وكذلك استخدمت وعلى نطاق واسع في المقاييس الكهربائية. وفي سنة 1824 تمكن أراغو من تحقيق اكتشاف المهم عندما جعل قرصا من النحاس يدور حول نفسه، ثم علق ابرة ممغنطة حرة الحركة على محور فوق القرص فلاحظ ان الإبرة تدور مع القرص. وكذلك إن كانت الإبرة ثابتة فإنها تحاول الدوران مع حركة القرص. وسمي هذا التأثير بدوران أراغو.
جرت محاولات عديمة الجدوى من تشارلز بابيج وبيتر بارلو وجون هيرشل وغيرهم لشرح تلك الظاهرة. ولكن الشرح الصحيح كان قد حفظ لفاراداي، وهو أن نشأة التيار الكهربائي في قرص النحاس يكون بسبب قطع خطوط مغناطيسية القوة للإبرة مما يتفاعل التيار بدوره في تلك الإبرة. واشتغل جورج أوم في تفسير ظاهرة المقاومة في 1825 و 1826 ونشر نتائج عمله في 1827 بكتاب "Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet". وقد ألهمت تلك النتائج فورييه في عمله في توصيل الحرارة عند شرحه النظري. وعند عمله المختبري استخدم في البداية بطارية فولطية، ولكنه استخدم بعدها مزدوجة حرارية كي يتمكن من الحصول على مصدر جهد أكثر استقرارا من حيث المقاومة الداخلية وفرق الجهد المستمر. واستخدم الجلفانومتر لقياس التيار، ومع أنه يعلم أن التيار الكهربائي بين طرفي المزدوجة الحرارية تتناسب طرديا مع حرارة المقطع، إلا أنه أضاف أسلاك فحص بأطوال وأقطار متعددة ومن معادن مختلفة لإكمال الدائرة. فوجد أن بإمكانه صياغة المعلوماة المعطاة من خلال معادلة بسيطة من قراءات مرتبة ومتعددة من الجلفانومتر وطول سلك الفحص ودرجة حرارة مقطع المزدوجة الحرارية بالإضافة إلى ثابت في اجمالي المنظومة. من هذا كله حدد أوم قانونه التناسبي ونشر نتائجه، ثم اعلن سنة 1827 القانون الشهير الذي يحمل الآن اسمه وهو:
القوة الكهروحركية = التيار × المقاومة
تاريخ الفيزياء
النظرية النسبية الخاصة هي صياغة للعلاقة بين الملاحظات المادية ومفهومي الزمان والمكان. وتختص النظرية بالتناقضات بين مبادئ الكهرومغناطيسية وميكانيكا نيوتن، ولها تأثير واضح وكبير على هذين المجالين. كانت المشكلة الأساسية قديمة عن إمكانية مناقشة موجة كهرومغناطيسية تحمل "أثيرا" أم لا، وهل يمكن دراسة هذه الحركة، أم ستنتهي هذه الدراسة بالفشل كما حدث مع تجربة ميكلسون ومورلي.
تشكيل كهرومغناطيسي
التشكيل الكهرومغناطيسي هو نوع من أنواع التشكيل اللاتقليدي عن طريق معدل طاقة عالي، يتم فيه التشكيل على البارد بصورة سريعة جداً أو على شكل نبضة، ولا يكون هناك تلامس على الشغلة و يجب أن تكون الشغلة لها توصيلية كهربية عالية، و يتم استخدام الألومنيوم و النحاس غالباً. 
يحدث التشكيل بناءً على قانون لينز، حيث يتم توليد مجال كهرومغناطيسي نبضي حول الشغلة، فيحدث تولد للتيار الكهربي داخل الشغلة وهذا التيار المتولد يقوم بدوره بتوليد مجال مغناطيسي نبضي في الشغلة يكون معاكس في الإتجاه للمجال الكهرومغناطيسي الأصلي؛ فيرغم أجزاء الشغلة على التشكل.
على حسب طريقة وضع الملف و الشغلة بالنسبة لبعضهم يمكن تنفيذ ثلاث عمليات:
يستخدم غالباً في توسيع أو تضييق الأنابيب الأسطوانية.
و عموماً يمكن استخدامه في إجبار الصفائح المعدنية على التشكل داخل أسطمبة محددة الشكل لإنتاج منتجات بالشكل المطلوب كهيكل مصابيح السيارات أو أبواب السيارات.
يتم تحديد قوة الضغط الكهرومغناطيسية المطلوبة للحصول على الشكل المطلوب، بناءً على إجهاد خضوع المادة المراد تشكليها، و سمكها، و قطرها الخارجي حيث:
formula_1
P:الضغط، σ:إجهاد الإنفعال، t:السمك، D:القطر الخارجي
N: معامل ضربي قيمته تتراوح من 2 إلى 10، يتم إضافته بسبب تأثير القصور الناتج من معدل الاستطالة العالي للعملية.
طيف (فيزياء)
أي أن الطيف المرئي هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي لأن الضوء المرئي ما هو إلا موجات كهرومغناطيسية.
وبحسب مجال الدراسة والاستخدام فيمكن الكلام عن مطيافية الأشعة تحت الحمراء أو عن طيف الموجات الراديوية أو طيف الأشعة السينية . ولكنها كلها نطاقات مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يشملهم جميعا . وكل من تلك النطاقات يتميز بنطاق معين من طول الموجة أو التردد .
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
أدت محاولة تفسير الجذب المغناطيسي إلى أول هجوم للعقل البشري على الخرافات وفلسفتها. فبعد مرور قرون من الزمان، بدأ ادراك جديد يظهر حول قطبية المغناطيس، أو حول ظهور الآثار المعاكسة على طرفيها؛ ثم أتى أول استخدام للمعارف المكتسبة كما في البوصلة البحرية التي قادت إلى الاكتشافات في العالم الجديد، مما رمى بشكل واسع جميع بوابات التجارة القديمة وحضارتها.
تجربة هيرتز
أجريت تجربة هيرتز بين سنة 1886 و سنة 1888 من قبل الفيزيائي الألماني هاينريخ رودولف هيرتس، و أثبتت وجود الموجات الكهرومغناطيسية التي تنبأ بها جيمس كلارك ماكسويل في العقد السابق. ساعدت في تأكيد نظرية ماكسويل الكهرومغناطيسية (معادلات ماكسويل التي نشرت في 1873).
ترموديناميكا كيميائية
ترموديناميكا كيميائية أو علم الحركة الحرارية الكيميائية (بالإنجليزية: Chemical thermodynamics) هو أحد فروع علم الحركة الحرارية (الترموديناميكا) التي تهتم بدراسة الحركة الحرارية في الأجسام والأنظمة . وتتعلق الترمودينامكا الكيميائية بدراسة علاقة الحرارة و الشغل بالتفاعلات الكيميائية أو علاقتهما بالتغيرات الفيزيائية لحالة نظام يتبع قوانين الترموديناميكا. وتتضمن الترموديناميكا الكيميائية القياس المعملي للعمليات المختلفة وكذلك تطبيق الطرق الرياضية في دراسة مسألة التفاعلات والتغير الطبيعي التلقائي الذي يحدث في عمليات مختلفة. 
تنطلق الترموديناميكا الكيميائية من قوانين الديناميكا الحرارية . وابتداء من القانون الأول والقانون الثاني للترموديناميكا نتجت أربعة معادلات تسمى " معادلات جيبس الأساسية " . ثم تطورت الترموديناميكا ونتج من تلك الأربعة معادلات عددا من المعادلات تختص بصفات الحركة الحرارية في نظام حركة حرارية ، وتسهل استنباطها بطرق رياضية بسيطة . ذلك هو الإطار العام الذي تعمل فيه رياضيات الترموديناميكا الكيميائية.
التولفة بين الموجات الكهرومغناطيسية والجسيمات
الموجة الكهرومغناطيسية هي نموذج يستخدم لتمثيل الإشعاع الكهرومغناطيسي.
لكن يجب التفرقة بين الإشعاع الكهرومغناطيسي وهو الظاهرة التي يراد دراستها والموجة الكهرومغناطيسية وهي احدى تمثيلات الإشعاع الكهرومغناطيسي، كما يوجد تمثيل آخر كمي يأخذ بعين الإعتبار الجسيمات ويبرز وجود الفوتون.
كهرومغناطيسية
لم يكن " أورستد" العالم الوحيد الذي ربط بين الكهرباء والمغناطيسية . في عام 1802 قام العالم الإيطالي "جيان روماجنوزي" بدراسة انحراف إبرة البوصلة في وجود شحنات كهرباء ثابتة electrostatic charges. ولكن لم ينتبه العلماء إلى هذا الاكتشاف في عام 1802 .
كهرومغناطيسية تقليدية
الكهرومغناطيسية التقليدية فضاء حر
كهرومغناطيسية
في الفيزياء القوة الكهرومغناطيسية أو التآثر الكهرومغناطيسي (بالإنجليزية: Electromagnetism) هي ذلك المجال الكهرومغناطيسي الذي يؤثر على الجسيمات ذات الشحنة الكهربية ، مثل الإلكترون والبروتون وجسيمات ألفا و الأيونات. وهي القوة التي تربط الإلكترونات في الذرات ، كما تربط الذرات في الجزيئات.
وتؤثر القوة الكهرومغناطيسية بواسطة تبادل جسيمات لا كتلة لها وتسمى فوتونات وشبه الفوتونات . والفوتونات هي نفسها موجات كهرومغناطيسية .والقوة الكهرومغناطيسية تعمل على تجاذب الجسيمات المشحونة ذات الشحنة المضادة ، أي تجاذب الشحنة الموجبة والشحنة السالبة ، وتعمل على تنافر الجسيمات التي تحمل نفس النوع من الشحنة .
مختبر كافندش
أُطلق عليه هذا الأسم تخليداً لذكرى الكيميائي والفيزيائي البريطاني هنري كافنديش نظراً لاسهاماته العلمية المميزة وأيضا بسبب تولّي ويليام كافنديش، دوق ديفونشاير السابع، منصب رئيس الجامعة والذي قام بالتبرع بالأموال لبناء هذا المختبر. أسس البروفيسور جيمس كلارك ماكسويل، الذي طور النظرية الكهرومغناطيسية، المختبر وأصبح بذلك أول أستاذ كافنديش للفيزياء.
طيف كهرومغناطيسي
الطيف عبارة عن المجموعة الكاملة للأمواج الكهرومغناطيسية. ونهتم عادة في البحث العلمي بأطياف العناصر حيث يتميز كل عنصر بطيف مميز له مثل بصمة الإصبع عند الأشخاص، ويظهر في هيئة خطوط ضوئية متوازية متجاورة ذات ألوان مختلفة مميزة. وأطياف العناصر تقع بصفة أساسية في نطاق الضوء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي - بين الضوء الأحمر وله طول موجة نحو 700 نانومتر والضوء البنفسجي وله طول موجة 400 نانومتر (انظر الشكل أسفله).
كهرومغناطيسية
والقوة الكهرومغناطيسية هي واحدة من ضمن أربعة قوى أساسية نعرفها تتحكم في بناء العالم المادي . والثلاثة قوى الأخرى هي :القوة الكهرومغناطيسية هي التي تربط الإلكترونات بأنوية الذرات ، وتربط الذرات بعضها البعض مكونة جزيئات وهي القوة المتحكمة في البنية البلورية . والقوة الشديدة هي التي تربط الكواركات في نواة الذرة وتربط ومكونات النواة (البروتونات) رغم شحناتها المتنافرة الموجبة . وقوة الجاذبية هي التي تكوّر الأرض وتكور الشمس وتجعل الكواكب تدور في أفلاك حول الشمس ، وهي التي تربط المجرات بعضها البعض ، و هي التي تجعلنا منجذبين إلى الأرض.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
اقترح العالم الفلكي الأمريكي جون كارلسون -استنادا على وجوده لقطعة أثرية من حجر الدم في أولمك أمريكا الوسطى- : بأن شعب الأولمك قد اكتشف واستخدم حجر المغنتيت كبوصلة مغناطيسية أرضية بزمن 1000 ق.م. فإن صدق فإنه قد سبق الاكتشاف الصيني لحجر المغنتيت كبوصلة مغناطيسية بألف سنة. خمن كارلسون بأن الأولمك قد قطع أثرية مشابهة وذلك لاستخدامها كجهاز توجيه للأغراض الفلكية أو للاستخدام في أو لتوجيه معابدهم أو مساكنهم أو حتى لدفن الموتى. في الأدب الصيني القديم فإن الإشارة إلى المغناطيسية بدأ في القرن الرابع ق.م خلال كتاب سمي بسيد وادي الشيطان (鬼谷子): "حجر المغناطيس يجعل الحديد يأتي إليه أو يجذبه".
سلاح كهرومغناطيسي
الأسلحة الكهرومغناطيسية هي نوع من أسلحة الطاقة الموجهة التي تستخدم الإشعاع الكهرومغناطيسي لتقديم الحرارة والميكانيكية والطاقة الكهربائية أو لهدف لسبب مختلف، وأحيانا دقيق جدا، والآثار. ويمكن استخدامها ضد البشر، والمعدات الإلكترونية، والأهداف العسكرية عموما، اعتمادا على التكنولوجيا.
التولفة بين الموجات الكهرومغناطيسية والجسيمات
إن التقدم النظري العملاق تمثل في تأليف القوانين الكهرومغناطيسية من قبل جيمس كلارك ماكسويل ، وقد مكّنت معادلات ماكسويل من توقع وجود موجات كهرومغناطيسية ، وسرعة الضوء، وبالتالي سمح بفرضية أن الضوء هو موجة كهرمغنطيسية.
استشعار عن بعد
يمكن تعريف الأشعة الكهرومغناطيسية بأنها طاقة ذات موجات مختلفة الأطوال تسير بسرعة الضوء (300.000 كيلومتر في الثانية).ويحدث الشعاع الكهرومغناطيسي الواحد على شكل موجات كهربائية وموجات مغناطيسية متساوية طول الموجة ومقترنة ببعضها البعض . نرى بعض تلك الأشعة الكهرومغناطيسية من لونها ، فبعضها الأخضر وبعضها الأحمر وبعضها البرتقالي وبعضها الأصفر ، هذا بحسب تردد الموجة . ولكن الضوء هو جزء من الأشعة الكهرومغناطيسية التي يبلغ طول موجاتها بين 400 نانومتر إلى 750 نانومتر . ولكن الأشعة الكهرومغناطيسية أكثر من ذلك بحسب طول موجتها ، فالموجات الأقصر من 400 نانومتر نسميها أشعة إكس ، والأشعة الأطول من 750 نسميها أشعة تحت الحمراء ، والأطول فهي أشعة راديوية . يتناقص |ترددها بزيادة طول الموجة .وتصنف موجات الإشعاع الكهرومغناطيسي حسب أطوالها إلى نطاقات Bands ابتداء من الأشعة القصيرة جدا إلى الموجات الطويلة مثل موجات الراديو والتلفــزيون.والنطاق هو جزء محدد من الطيف الكهرومغناطيسي قد يكون واسعا أو يكون ضيقا ، ومن ضمنها نطاق وسطي يسمى نطاق الضوء المرئي.
تجب ملاحظة أن وحدة قياس أطوال موجات الأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء غالبا تكون الميكرومتر وأحيانا النانومتر حيث أن 1 مم = 1000 ميكرومتر ، و1 ميكرومتر = 1000 نانومتر.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وقد خرجت تلك الكتب عن طريقها المألوف، كما ذكر جنكن في مقدمة عمله حيث كان العلم في المدارس يختلف كثيرا عما يظهر في التجارب العملية الكهربائية والتي كان من المستحيل تماما إعطاء الطلبة كفايتهم من كتب الدراسة. قد يتقن الطالب -كما يقول- اطروحة دي لاريف الكبيرة والقيمة إلا أنه لا يزال يشعر كما لو انه في بلد لا يعرفه، ويستمع إلى لغة لا يفهمها من مجموعة من الرجال العمليين. وبعد ظهور كتب جنكن وماكسويل أزيلت جميع العوائق أمام طلبة الكهرباء، فقال أحد الكتاب:" لقد توضح لنا المعنى الكامل لقانون أوم؛ واصبح بالإمكان قياس القوة المحركة الكهربائية وفرق الجهد والمقاومة والتيار والسعة وخطوط القوة والجذب المغناطيسي والكيميائي، وبالإمكان معرفة مسببها وإجراء العمليات الحسابية المتعلقة بها بنفس دقة حساب الديناميكية".
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وفي ذاك الوقت، تحامل سيميون بواسون على صعوبة مشكلة حث المغنطة، وجاء بنظريته، ومع انه أظهرها بشكل مغاير إلا أنها لا تزال أول قيمة تقديرية الأكثر أهمية. كان في انجازه بتطبيق الرياضيات إلى الفيزياء من خدماته للعلم. ربما كانت أكثر ابداعاته وإن كانت الأكثر تأثير في هذا المجال هي مذكراته حول نظرية الكهرباء والمغناطيسية، مما انتج فرعا جديدا اسمه الفيزياء الرياضية.
كهرومغناطيسية تقليدية
قام العالم الإنجليزي جيمس ماكسويل بصياغة نظرية الكهرومغناطيسية التقليدية في أواسط القرن التاسع عشر (نحو عام 1870 ) عن طريق صياغة المعادلات المسماة باسمه معادلات ماكسويل. وكانت صياغته الرياضية على أساس ما كان معروفا من التجارب في ذلك الوقت من جود مجال مغناطيسي و مجال كهربائي وتأثيراتها المتبادلة وتأثيراتها على شحنات كهربائية تمر خلالها. وقد أدت دراسة معادلات ماكسويل لأنظمة مرجعية تتحرك والتي قام بها ألبرت أينشتاين في عام 1905 إلى صياغته للنظرية النسبية الخاصة ، تصف النظرية النسبية الخاصة حركة الاجسام ذات السرعات العالية جدا القريبة من سرعة الضوء.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
اكتشف البروفسور سيبك في برلين سنة 1821 عند تطبيق الحرارة على مقطع من معدنين تم ربطهما بلحام فإنه يتأسس فيها تيار كهربائي. وقد اصطلح على ذلك اسم كهرباء حرارية. ويتكون جهاز سيبك من شريط نحاس مقوسة في نهايتيها وملحوم على صفيحة من البزموت. وتوضع إبرة مغناطيسية بالتوازي مع شريط النحاس. فعندما تطبق حرارة مصباح على المقطع المعدني فإنه يتأسس تيار كهربائي يسبب بانحراف الإبرة.
كهرومغناطيسية تقليدية
الكهرومغناطيسية التقليدية
حث كهرومغناطيسي
شرح فاراداي التحريض الكهرومغناطيسيّ باستخدام مفهوم أسماه بخطوط القوّة، إلا أن علماء ذلك الوقت رفضوا أفكار فاراداي النظريّة، وكانت أهم الأسباب رفضهم أنها لم تكن مُصاغة رياضيًّا، باستثناء جيمس كلارك ماكسويل الذي استخدم أفكار فاراداي لبناء نظريته الكهرومغناطيسيّة الكميّة. ففي نموذج ماكسويل يتم التعبير عن جانب الوقت المتغيّر من التحريض الكهرومغناطيسيّ بمعادلة تفاضليّة، أشار إليها أوليفر هيفسايد باسم قانون فاراداي على الرغم من اختلافها قليلًا عن صيغة فاراداي الأصليّة إضافةً إلى عدم وصفها للمجالات الكهرومغناطيسيّة الحركيّة. حاليًا يُقرُّ بصيغة هيفسايد (انظر معادلة ماكسويل-فاراداي) ضمن إطار مجموعة معادلات تُعرف باسم معادلات ماكسويل.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
كتب جورج جرين مقالة عن تطبيق التحليل الرياضي على نظريات الكهرباء والمغناطيسية في عام 1828. المقال عرض عدة مفاهيم هامة، منها مبرهنة مشابهة لمبرهنة جرين الحديثة، فكرة وظائف الجهد المستخدمة حاليا في الفيزياء ومفهوم ما يسمى الآن بدالة جرين. فجورج جرين هو أول شخص انشأ للكهرباء والمغناطيسية وشكلت نظريته الأساس في عمل علماء آخرين مثل جيمس كلارك ماكسويل ووليام طومسون وغيرهم.
هيدروديناميكا مغناطيسية
كلمة الهيدروديناميكيّة المغناطيسيّة أو " Magnetohydrodynamics" مشتقة من (Magneto) وتعني الحقل المغناطيسي، (Hydro) وتعني المياه، و (Dynamic)وتعني الحركة. علم الهيدروديناميكية المغناطيسيّة أو ما يعرف اختصاراً بـ (MHD) أُسِّسَ على يد العالم السويدي (هانز إلفين) الذي حصل على جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1970 وذلك لتأسيسه لهذا العلم.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
الكهرباء الوحيدة المعروفة إلى الآن هي الناشئة من الاحتكاك أو الفرك وقد كانت تسمى بكهرباء الاحتكاك. وسنبدأ الآن بالولوج إلى عصر الكهرباء كلفاني أو فلطائي. فقد اكتشف فولتا أنه بالإمكان استخدام التفاعلات الكيميائية لإنشاء أنود موجب شحنة وكاثود سالب الشحنة. فعندما يوضع موصل بينهما فإن فرق الجهد الكهربائي (المعروف أيضا باسم الجهد الكهربائي) سيحرك تيارا بينهما، ويسمى قياس فرق الجهد بين نقطتين بوحدة فولت وذلك اعترافا بجهود فولتا.
ضوء
وجد ماكسويل أن الضوء هو موجة كهرومغناطيسية سرعتها تساوي سرعة الضوء. أي أن الضوء موجات كهرومغناطيسية ذات طاقة، وقد أتضح أن الشحنة الكهربائية تولد مجالاً كهربائياً حولها وهي ساكنة، وتولد مجالاً مغناطيسياً وهي متحركة. كذلك التغير في المجال الكهربائي يولد مجالاً مغناطيسياً، وهذا نص قانون أمبير. وأن التغير في المجال المغناطيسي يولد مجالا كهربائيا وهذا نص قانون فاراداي.
هذه الحقيقة هي أصل تكوين الموجات الكهرومغناطيسية حيث أن شحنة كهربائية متذبذبة تولد في الفضاء مجالين كهربائي ومغناطيسي ،أي مجالاً (كهرومغناطيسي) متغير وهذا المجال يتحرك في الفراغ بسرعة الضوء نفسها (3exp8 متر /ثانية) أي 300000 كيلومتر /ثانية.
تاريخ الهندسة الكهربائية
في القرن التاسع عشر بدات موضوع الهندسة الكهربائية والتطورات الحديثة لادوات البحث من اجل تكثيف التطورات البارزة في هذا القرن.تشمل اعمال جورج اوم الذي حدد العلاقة بين التيار الكهربي وفرق الجهد الموصل في عام 1827.
مايكل فاراداي مكتشف الحث الكهرومغناطيسي عام 1831.
جيمس كلارك ماكسويل نشر نظرية موحده حول الكهرباء والمغناطيسيه في اطروحته حول الكهرباء والمغناطيسيه.
في عام 1830 انشا جورج اوم الاله الكهروستاتيكيه.وفي عام 1831 تم تطوير مولد الهوموبلار بواسطه مايكل فاراداي عن طريق التجربة العملية كانت هذه بدايه للدينامو الحديث –هذا هو.المولدات الكهربائية التي تعمل باستخدام المجال المغناطيسي.
عام 1866 قام ورنر فون سيمنس باختراع المولدات الصناعية التي لا تتطلب طاقه مغناطيسيه خارجيه وقام بعمل سلسله كبيره في صناعات أخرى.
في عام 1878 طور المخترع البريطاني جيمس ويمشورست جهاز الأقراص التي كانت محموله على الزجاج (حتى 1833 اله ويمشورست مخبر عنه تماما في المجتمع العلمى).
خلال الجزء الأخير في 1800 دراسة الكهرباء اعتبرت جزء من الفيزياء. لم تكن بدات في تقديم الشهادات في الهندسة الكهربية حتى اواخر القرن التاسع عشر.
في عام 1882 اسست جامعه دارمشتات للتكنولوجيا أول مقعد وأول كليه في الهندسة الكهربية على مستوى العالم.في نفس العام
البروفيسور تشارلز كروس في معهد ماستشوستس للتكنولوجيا بدا في تقديم الخيار الأول في الهندسة الكهربية في قسم الفيزياء.
في عام 1833 جامعه دارمشتات للتكنولوجيا وجامعه كورنيل قدمت أول كورس في العالم في الهندسة الكهربية. في 1885 قدمت جامعه لندن أول رئيس للهندسه الكهربية في المملكة المتحدة. جامعه ميسوري قامت في وقت لاحق بإنشاء أول قسم في الهندسة الكهربية في الولايات المتحدة عام 1886.
خلال هذه الفترة زاد العمل في هذا المجال بشكل كبير.في عام 1882 كانت شبكه التيار الكهربي التي وفرت 110 فولت تيارمباشر إلى العملاء 59 في منهاتن.
هيدروديناميكا مغناطيسية
علم الهيدروديناميكية المغناطيسيّة ويسمى أيضاً (علم ديناميكية أوهيدروليكية السوائل المغناطيسية) هو العلم الذي يدرس الخصائص المغناطيسية وسلوك السوائل الموصلة كهربائيّاً. ومن أمثلة السوائل المغناطيسية هي (البلازما، المعادن السائلة، المياه الملحية، المحاليل الكهربائيّة والإلكتروليتات).
كهرومغناطيسية تقليدية
ويقاس المجال المغناطيسي بوحدة أمبير/متر في النظام الدولي للوحدات، ويقاس في نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية cgs بوحدة أورستد (ورمزها : Oe ) ، هذا في المغناطيسية.
وحدات الحقل الكهربائي:
عمود حراري
يعتمد عمل العمود الحراري على الظاهرة الكهروحرارية (الناتجة عن قوة الدفع الكهربائي التي تنشأ بين نقطتي اتصال طرفين معدنيين مختلفين، عندما تكون إحدى هاتين النقطتين ساخنة والآخرة باردة) وفقا لـتأثير سيبك، ويمكن الكشف عن هذه القوة باستخدام جهاز الجلفانومتر الحساس، حيث يتناسب مقدار هذه القوة تناسبا طرديا مع كمية الحرارة التي تصل إلى الجهاز.
في عام 1821م اكتشف توماس يوهان سيبك حقل مغناطيسي عند تعرض دائرة مكونة من فلزين (معدنين) لدرجات حرارة متباينة. وبعد المزيد من الأبحاث اكتشف أن السبب وجود الحقل المغناطيسي مرور تيار كهربائي في الدائرة.
هرتز
سمي الهرتز باسم الفيزيائي الألماني هاينريش هيرتز (1857–1894)، الذي أسهم بشكل كبير في دراسات الكهرومغناطيسية، تم اعتماد الاسم من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) سنة 1930 ، واعتمده المؤتمر العام للأوزان والمقاييس (CGPM) في 1960، واتخذ مكان الوحدة القديمة دورة لكل ثانية (cps) وكذلك مضاعفاتها بشكل أساسي كيلودورة لكل ثانية، ميجادورة لكل ثانية وأحيانا كيلوميجادورة لكل ثانية استبدلت بمضاعفات الهرتز، المصطلح دورة لكل ثانية تم استبداله بشكل كبير وعملي في العقد 1970.
فيزياء فلكية
الفيزياء الفلكية فرع من أفرع علم الفلك التي توظف مبادئ الفيزياء والكيمياء لدراسة طبيعة الأجسام الفلكية، فضلا عن مواقعها وحركتها في الفضاء. يدرس علم الفيزياء الفلكية أجساماً كالشمس، النجوم الأخرى، المجرات، كواكب النجوم الأخرى، الوسط البين-نجمي، وإشعاع الخلفية الكونية الميكروي. فيتم دراسة ما تصدره هذه الأجسام من إشعاعات عبر الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله. كما يتم دراسة باقي خصائصها مثل السطوع، الكثافة، الحرارة، والتركيب الكيميائي. ولأن الفيزياء الفلكية علم شديد الاتساع، فإن الفيزيائيين الفلكيين كثيرا ما يطبقون العديد من أفرع الفيزياء، بما في ذلك الميكانيكا، الكهرومغناطيسية، الميكانيكا الإحصائية، الديناميكا الحرارية، الميكانيكا الكمية، النسبية، الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات، والفيزياء الذرية والجزيئية.
فريمغناطيسية
وتوجد ظاهرة الفريمغناطيسية في مادة الفريت الحديدية واللعل المغناطيسي. وكانت أقدم مادة تعرف بأنها فريمغناطيسية الماحنتيت وهي أكسيد الحديد (iron(II,III) oxide) و FeO. وكانت تلك المواد تعتبر من نوع مغناطيسية حديدية إلى أن اكتشف لويس نييل ظاهرة الفريمغناطيسية والمغناطيسية المضادة عام 1948.
فيزياء
وعندما تتحرك الأجسام المشحونة كهربيًا في مجال كهرومغناطيسي فإنها تنتج مجالاً مغناطيسياً يحيط بها فتختص الديناميكا الكهربائية بوصف الأثار التي تنتج عن ذلك من مغناطيسية وإشعاع كهرومغناطيسي وحث كهرومغناطيسي. وتنطوي هذه المواضيع ضمن ما يعرف بالديناميكا الكهربائية الكلاسيكية، حيث تشرح معادلات ماكسويل هذه الظواهر بطريقة جيدة وعامة، وتؤدي هذه النظريات إلى تطبيقات مهمة ومنها المولدات الكهربائية والمحركات الكهربائية. وفي العشرينيات من القرن العشرين، ظهرت نظرية الديناميكا الكهربائية الكمومية وهي تتضمن قوانين ميكانيكا الكم، وتصف التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي والمادة عن طريق تبادل الفوتونات. وهناك صياغة نسبية تقدم تصحيحات لحساب حركة الأجسام التي تسير بسرعات تقارب سرعة الضوء، والتي تظهر بشكل مباشر في معجلات الجسيمات والأنابيب الكهربائية التي تحمل فروق جهد وتيارات كهربائية عالية.
كهرومغناطيسية
بالنسبة إلى نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية فيعرف التيار الكهربائي طبقا لقانون أمبير وفيه تكون السماحية الكهرومغناطيسية عبارة عن كمية لا بعدية (سماحية نسبية ) وتساوي 1 للفراغ . بالتالي نتخذ مربع سرعة الضوء في الفراغ في عدة معادلات تربط بين تلك الكميات في هذا النظام .
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وقد تم اكتشاف ضعف النفاذية المغناطيسية للبزموت والأنتيمون قبل فاراداي، حيث اكتشفه كلا من بروجان سنة 1778 وليبياليف وبيكوريل سنة 1827. وينسب إليه اكتشاف ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي في سنة 1831 مع إنه لربما توقع الظاهرة فرانسيسكو زانتيديتشي في 1829. وتوقع أيضا تأخر إشارات الكابلات البحرية في المسافات الطويلة بسبب تأثير الحث لعزل الكابل، أو بعبارة أخرى السعة الثابتة للكابل.
كهرومغناطيسية
ينتقل الضوء ، والموجات اللاسلكية، و أشعة إكس ، وصور الطاقة الإشعاعية الأخرى خلال الفضاء كموجات طاقة تسمى الموجات الكهرومغناطيسية. ولتلك الموجات قمة وقاع، تمامًا كالأمواج التي تتكون عندما نلقي بحجر في الماء الساكن. وتُسمى المسافة بين قمتين متتاليتن أو بين قاعين متتالييين بـ "طول الموجة"، وتقاس طول الموجة بالمتر. ويُسمى عدد الموجات في الثانية بـ "التردد" ويقاس التردد بالهرتز. وتنتقل جميع الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة الضوء التي تبلغ نحو 300.000 كيلومتر/ث ،(أي أن الشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن يدور حول الأرض 7 مرات في الثانية الواحدة.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وفي سنة 1876 وصف البروفيسور هنري رولاند من بالتيمور حقيقة مهمة أن الشحنة المحمولة الثابتة تنتج نفس التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي. ويكمن أهمية هذا الاكتشاف في أنه قد يعطي قبولا للنظرية المغناطيسية، والتي هي قد تكون نتيجة حركة موجهة لصفوف من الجزيئات تحمل شحنة ستاتيكية.
كهرومغناطيسية تقليدية
يوجد شكل "للمجالات الكهرومغناطيسية " في صورة موجات كهرومغناطيسية ، من ضمنها نوع نعرفه جيدا وهو الضوء المرئي . ورغما عن سلوك الموجات الكهرومغناطيسية الفيزيائي معروف تماما بواسطة نظرية الكهرومغناطيسية فقد أدت التعمق في دراستها إلى فرع جديد في الفيزياء وهو فرع البصريات. وهو يختص ليس فقط بالضوء وإنما بكل الطيف الكهرومغناطيسي وكذلك الاستفادة من تأثير الكهرومغناطيسية على شحنات أولية مثل الإلكترون و البروتون وغيرها .
مايكل فاراداي
وقرب نهاية حياته الوظيفية أفترض فراداي أن القوى الكهرومغناطيسية تمتد إلى الفراغ المحيط بها ولكن رفضت هذه الفكرة من زملائه العلماء، ولم يعش فراداي ليرى إثبات صحة افتراضه. وقد منح مبدأ فراداي الذي يقول أن خطوط المجال تخرج من الأجسام المشحونة ومن المغناطيس. طريقة تمثيل المجال الكهربائي والمغناطيسي بصورة مراية وكان هذا النموذج الذهني حاسم لنجاح التطور في مجال الأجهزة الكهروميكانيكية والتي هيمنت على الهندسة والتصنيع أبقية القرن التاسع عشر الميلادي.
جيون (الفيزياء)
في النظرية النسبية العامة، جيون هو الكهرومغناطيسية أو موجة الجاذبية التي عقدت معا في مكان ضيق بسبب الجاذبية الناتجة عن مجال الطاقة. كان أول تحقيق نظريا في عام 1955 من قبل جون أرتشيبالد ويلر الذي صاغ مصطلح  "الكيان الجاذبي الكهرومغناطيسي".
كهرومغناطيسية
هذا يعني أن الموجتين (أو نوعي الطاقة في الحقلين المختلفين) مرتبطين معا ويتغيران معا بشكل متعاكس وتسمى سرعة التغير هذه بالتردد وبمعنى آخر أن التردد هو عدد المرات في الثانية التي تتغير بها الطاقة في الحقلين من أقصى قيمة لها وتعود لنفس هذه القيمة القصوى بمعنى آخر أنها عدد الأمواج التي تتشكل من هذا التغير خلال ثانية واحدة.
موجة كهرومغناطيسية
يحمل الإشعاع الكهرومغناطيسي طاقة مستمرة عبر المكان بعيدًا عن المصدر، تدعى أحيانًا "طاقة إشعاعية"، (لاينطبق الوضع على جزء من المجال الكهرومغناطيسي)، ويحمل أيضًا زخم حركة وزخم زاوي، ومن الممكن لهذه الطاقة وزخم الحركة والزخم الزاوي أن تنتقل للمادة التي تتفاعل معه. ينتج الإشعاع الكهرومغناطيسي من أشكال أخرى من الطاقة عند تشكله ويتحول إلى أشكال أخرى من الطاقة عند فنائه. الفوتون هو كم التآثر الكهرومغناطيسي، والوحدة الأساسية أو المكونة لجميع أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي. تصبح الطبيعة الكمية للضوء أكثر وضوحًا عند الترددات العالية (فوتون ذو طاقة كبيرة)، ومثل هذه الفوتونات تتصرف مثل الجسيمات بشكل أوضح مما تفعل الفوتونات ذات الترددات المنخفضة.
قانون لورنتس
في الفيزياء: القوة الكهرومغناطيسية هي القوة التي يفرزها الحقل الكهرومغناطيسي على الجسيمات المشحونة كهربائيا. القوة الكهرومغناطيسية هي المسؤوولة عن انجذاب الإلكترونات والبروتونات في الذرة.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
نشر كيرشوف سنة 1850 قوانينه المتعلقة بالدوائر المتفرعة والمقسمة. كما أظهر حسابيا ووفقا للنظرية الكهروديناميكية السائدة ذلك الحين أن سرعة الكهرباء المنتشرة في اسلاك كاملة التوصيل تكون بسرعة الضوء. وقد قام هلمهولتز بالتحقيق رياضيا في تأثير الحث على قوة التيار واستخلص منها معادلات أكدتها التجارب، والتي تبين انها مع نقاط أخرى تأثير تأخير الحث الذاتي في ظروف معينة للدائرة.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
يمكن القول أن العلوم الكهربائية حتى منتصف القرن 19 بل حتى سني 1870 كانت إلى غالبية من عملوا بالكهرباء أشبه بكتاب مغلق. وقد نشرت قبلها عددا من الكتيبات عن الكهرباء والمغناطيسية، مثل كتاب اوغست دو لاريف "اطروحة عن الكهرباء" المفصلة (بالفرنسية) سنة 1851 و(بالإنكليزية) في 1853؛ وآوغست بير في "Einleitung in die Elektrostatik, die Lehre vom Magnetismus und die Elektrodynamik" وفيدمان في "Galvanismus" ورايس في "Reibungsal-elektricitat". وقد تألفت هذه الأعمال بصفة رئيسية عن تفاصيل تجارب الكهرباء والمغناطيسية، ولكن تندر فيها القوانين وتفسير حقائق تلك الظواهر. وقد نشر هنري دي ابريا نتائج بعض الأبحاث عن قوانين التيار المستحث، ولكن تلك النتائج لم تكن مثمرة جدا بسبب تعقيدات الفحص. ونشر فليمنج جنكن أواسط القرن 19 عمله المسمى "الكهرباء والمغناطيسية" ومن ثم نشر ماكسويل إطروحته عن الكهرباء والمغناطيسية.
مقدمة في ميكانيكا الكم
في الستينات أدرك الفيزيائيون أن الكهروديناميكية الكمية تتحلل عند طاقات عالية جدًا، ومن هذا التقلّب، تم اكتشاف "النموذج القياسي" لفيزياء الجسيمات الذي عالج تحلل الطاقة الأعلى في النظرية. ويوحد النموذج القياسي التفاعلات الضعيفة والكهرومغناطيسية في نظرية واحدة تسمى "النظرية الكهروضعيفة".
كهرومغناطيسية
تحيطنا الموجات الكهرومغناطيسية من جميع الجهات بأنواع مختلفة من أمواج الطاقة ، قليل منها مرئية وغالبيتها غير مرئية . منها ما هو طبيعي كالأمواج الضوئية التي تأتينا من الشمس والأشعة الكونية ومنها ما هو من صنع الإنسان كالأمواج الضوئية القادمة من المصابيح والأمواج اللاسلكية التي ينتجها الهاتف الخلوي (الجوال).
ضغط إشعاع
تعتبر الموجات الكهرومغناطيسية فيض من الجسيمات (فوتونات) وفي نفس الوقت تعتبر اهتزازات لمجال كهرومغناطيسي تنتشر في هيئة موجة هي الموجة الكهرومغناطيسية ، وهذا يفسر حدوث ضغط للإشعاع طبقا للنموذجين الموصوفين عن الطبيعة المزدوجة للضوء (ازدواجية موجة-جسيم).
التولفة بين الموجات الكهرومغناطيسية والجسيمات
الموجات الكهرومغناطيسية (اضطرابات المجالات الكهربائية والمغناطيسية) هي نتيجة لتسارع جسيمات مشحونة متسارعة .
الموجة الكهرومغناطيسية كجميع الموجات يمكن تحليلها باستخدام التحليل الطيفي ؛ كما يمكن أن تحلل الموجة إلى ما يسمى بالموجات "أحادية اللون" (انظر أيضًا طيف الموجة المستوية).
الموجة الكهرومغناطيسية الأحادية اللون يمكن تمثيلها بواسطة ثنائي القطب الكهربائي المهتزّ ، وهذا النموذج يعكس على نحو مناسب ، على سبيل المثال ، ذبذبات سحابة الإلكترونات في ذرة الناتجةعن تبعثر ريليه (نموذج الإلكترون المرتبط).
اختلافات المجالات الكهربائية والمغناطيسية مرتبطة في معادلات ماكسويل ، وبالتالي يمكننا أن نمثل الموجة من خلال واحد فقط من هذه المجالات، و بشكل عام الحقل الكهربائي.عندئذ يمكن كتابة المعادلة العامة لموجة مستوية أحادية اللون:
كهروميكانيكا
الكهروميكانيك (Electromechanical) هو علم يجمع بين التقنيات الكهربائية والميكانيكية وبالتالي فهو يجمع بين الهندسة الكهربائية والهندسة الميكانيكية، وتجدر الإشارة أن الهندسة الكهربائية في هذا السياق تشمل أيضا الهندسة الإلكترونية.
ويختص باي سستم يحتوي على التيار الكهربائي والميكانيك التطبيقي ويوجد به اختصاصات عده اذكر منها النضم الكهروميكانيكيه system والطاقه الكهروميكانيكيه
موجة كهرومغناطيسية
وقد اتضح فيما بعد أن الإشعاع الكهرومغناطيسي يماثل تماما الموجات الكهرومغناطيسية للضوء وهي تتحرك في الفضاء بسرعة الضوء أي بسرعة 299796 كيلومتر في الثانية أو بسرعة 186284 ميل في الثانية، ولها نفس خواص الضوء.
كهرومغناطيسية
طبيعة الإشعاع الكهرومغناطيسي (الطاقة الكهرومغناطيسية) :
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
أحد الرواد في هذا المجال كان فيلسوف الطبيعيات روبرت بويل الذي هو الأب الروحي للكيمياء، وأحد الذين أنشئوا الجمعية الملكية وكانت تعقد اجتماعاتها الخاصة في أوكسفورد، ثم أصبح عضوا بالمجلس بعد أن ادمجها الملك تشارلز الثاني. وقد عمل بشكل متقطع في العلم الجديد المسمى كهرباء وأضاف بعض الأجسام إلى قائمة جيلبرت. وقد ترك وصفا تفصيليا لأبحاثه في كتاب أسماه "تجارب على أصل الكهرباء". وفي سنة 1675 أعلن أن عمليتي الجذب والتنافر الكهربائي يمكن أن يحدثا في الفراغ. وأحد اكتشافاته المهمة أن الأجسام المكهربة يمكنها جذب المواد الخفيفة في الفراغ، وهذا يدل على أن تأثير الكهرباء لا يعتمد على الهواء كوسط. وقد أضاف الراتنج إلى قائمة المواد المكهربة المعروفة آنذاك.
فيزياء طبية
ربما يكون ليوناردو دا فينشي ، منذ خمس قرون مضت، أول فيزيائي طبي. فمن غير شك نحن الآن مهتمين بميكانيكية حركة جسم الإنسان. والتطور التدريجي في الأدوات الفيزيائية أضاف الكثير إلى العلوم الطبية والأحيائية. مثال ذلك المجهر والذي طوره المخترع الهولندي انطون فان ليوين هوك خلال القرن السابع عشر. أما التطوير الحاصل في الكهرومغناطيسية في القرن التاسع عشر فقد ساعد الفيزيائيين على أن يسهموا في العلاج الطبي والتشخيص.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
توسعت دراسات وبحوث فاراداي خلال الفترة 1831 - 1855 وقد جمع تجاربه وتكهناته واستنتاجاته في وصف مفصل له بحيث يمكن العثور عليها اوراق جمعها وعنونها باسم "الأبحاث التجريبية في الكهرباء". وقد احترف فاراداي مهنة الكيمياء، ولم يكن ذا باع قوي في الرياضيات بالمعنى العادي—بل هو السؤال إن كان هناك أي صيغة رياضياتية في كتاباته.
كهرومغناطيسية
ولم يستطع أورستد تفسير تلك الظاهرة ولم يصيغها في معادلة رياضية تصف سلوكها . ولكنه ركز البحث في تلك الظاهرة بعدها بثلاثة أشهر ، وقام بنشر رسالة علمية مبينا أن مرور تيار كهربائي يتسبب في نشأة مجالا مغناطيسيا حوله . وقد سميت وحدة اورستد للحث الكهرومغناطيسي في نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية cgs بإسمه تكريما لإنجازاته العلمية على هذا السبيل.
كهرومغناطيسية
اعتقد في الماضي أن ظاهرة المغناطيسية وظاهرة الكهرباء قوتان منفصلتان . ولكن تلك الرؤية تغيرت عن طريق جيمس ماكسويل في عام 1873 في رسالة علمية تحت عنوان "دراسات عن الكهرباء والمغناطيسية" حيث بين أن التآثر بين شحنات موجبة وسالبة تتحكم فيه قوة واحدة . وبين "ماكسويل" أنه توجد أربعة تأثيرات لتلك التفاعلات المتبادلة ، تظهر جميعها خلال التجارب العملية:
لاحظ هانز أورستد في 21 أبريل 1820 وهو يُعد أحد التجارب أن إبرة البوصلة تنحرف عن اتجاهها نحو الشمال عندما كان يغلق ويفتح التيار في دائرة كهربائية يُعدها . وأقنعة التامل في تلك الظاهرة بأن تيارا كهربائيا يمر في سلك يتسبب في حدوث مجالا مغناطيسيا حول السلك ، طبقا لانتشار الضوء . وتأكد من وجود علاقة بين الكهرباء والمغناطيسية .
كهرومغناطيسية
القوي الكهرومغناطيسية هي المسئولة عمليا عن كل مظاهر الحياة اليومية العادية فيما عدا الجاذبية؛فكل القوي المؤثرة في ربط ما بين الذرات وبعضها البعض يمكن ارجاعها إلى القوة الكهرومغناطيسية التي تؤثر على الجسيمات الكهربية في الذرّة من الكترونات وبروتونات؛
وبذلك يمكن اعتبار قوي "الشد" و"الدفع" التي نتعرض لها في حياتنا اليومية العادية عند الاصطدام بالأجسام العادية آتية من قوى الترابط ما بين الذرات المكونة لأجسامنا وتلك الذرات المكونة للأجسام التي صدمناها.إذا أدخلنا للمخ نسبه كهرومغناطيسيه للمخ بنسبه 15% ماذا يحدث سيتم تغيير شحنات السالبه إلي شحنات تفيد إنسان ومن الممكن علاج الصداع عن طريق كهرومغناطيسيه أو مشاكل نفسيه دون عقار ويتم توجيه الكهرومغناطيسيه إلي أمام الوجه فوق الرأس ليكون مركز الإجابه هوفص الأمامي للمخ
جيمس كليرك ماكسويل
في تلك الفترة أيضاً اكتشف ماكسويل اكتشافاته العظيمة التي أسهمت في تقدم الفهم العلمي للكهرومغناطيسية؛ إذ تناول بالبحث طبيعة المجالات الكهرومغناطيسية في ورقة علمية من جزءين نشرها سنة 1861 بعنوان "عن الخطوط الفيزيائية للقوى" ، وفيها قدم نموذجاً تخيلياً للحث الكهرومغناطيسي، وفي عام 1862 أضاف ماكسويل جزءين جديدين إلى هذه الورقة البحثية، ناقش في أولاهما طبيعة الكهروستاتيكا وتيار الإزاحة. وفي الثانية تناول بالبحث دوران مستوى استقطاب الضوء في المجال المغناطيسي، وهي ظاهرة اكتشفهافاراداي وتعرف اليوم باسم "تأثير فاراداي".
كهرومغناطيسية تقليدية
تنطبق الكهرومغناطيسية الكلاسيكية على ما يتعلق بحياتنا الحديثة وما فيها من أجهزة كهربائية ومغناطيسية مثل المحركات الكهربائية و المحولات الكهربائية و راديو و البث التلفزيوني و الهاتف و المحمول . أما الكهرومغناطيسية الكمومية فهي تدرس الظواهر الكهربائية المغناطيسية على المستوى الصغري مثل الذرة و الجزيئات و تكوّن الجزيئات وكذلك تفاعل الجسيمات الأولية مع بعضها البعض . تأثير تلك الظواهر الكمومية نجدها أيضا في الفلك وبصفة خاصة في طبيعة النجوم والأجرام السماوية المختلفة مثل النباض و مستعر أعظم و الأقزام البيضاء و الثقوب السواء . في هذا لمجال يوجد ترابط بين علم الكهرومغناطيسية و علم الفلك بغرض فهم الظواهر الفلكية.
مغناطيسية أرضية
وهناك نظرية أخرى أن المغنطيسية الأرضية ناشئة من تيارات كهربائية شديدة تسري في القلب الخارجي السائل للأرض والتي تتكون من حديد منصهر شديد التوصيل. ينشأ عنها مجال مغناطيسي يعمل بدوره على توليد تيار كهربائي وتعمل بدورها على نشأة مجال مغناطيسي طبقا لقانون أمبير، فتغير المجال الكهربائي يحدث مجالاً مغناطيسياً (قانون فاراداي)، كما تؤثر المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية وتنتج قوة لورنتس تؤثر على الشحنات التي تسري في تيارات كهربائية . تلك النظرية هي التي يتقبلها كثير من العلماء وفي إمكانها تفسير انقلابات المجال المغناطيسي للأرض عبر عدة عصور قديمة، حيث تبين البحوث الجيولوجية أن القطب الشمالي كان قطبا جنوبيا والقطب الجنوبي كان شماليا، ومن تلك الانقلابات انقلاب حدث قبل نحو 780.000 سنة.
فيزياء
أما في القرن التاسع عشر، فاكتشفت القوانين الأساسية للكهرومغناطيسية والطّبيعة الموجية للضوء، وكذلك بنية المادة الذّرية وقوانين الإشعاع.
موجة طولية
في أوائل مراحل تطور الموجات الكهرومغناطيسية، اقترح أن الموجات الكهرومغناطيسية الطولية قد توجد في الفراغ. حاول أوليفر هيفسايد أن يعمم معادلات جيمس ماكسويل ووصل إلى نتيجة إلى أن الموجات الكهرومغناطيسية لا توجد كموجات طولية في "الفضاء الحر" أو في وسيط متجانس. ولكنه من المهم الإشارة إلى ان معادلات ماكسويل أدت إلى ظهور الموجات الطولية تحت ظروف معينة كموجات بلازما أو موجات موجهة. من الموجات المختلفة عن موجات "الفضاء الحر" بشكل أساسي، هي تلك التي درسها العالم هاينريخ رودولف هيرتس في تجاربه عن الالتردد العالي جدا والتردد الفائق العلو مثل الموجة السطحية.
كهرومغناطيسية
قام ألبرت أينشتاين بنشر رسالة علمية غيرت المفهوم الشائع في مطلع القرن العشرين، وكانت الرسالة عن ظاهرة كهروضوئية (حصل من اجلها على جائزة نوبل في الفيزياء) وكان قد وصل إلى علمه ما أسماه ماكس بلانك عن الكم quanta . فأوضح أن الضوء أيضا يمكن أن يكون في صورة كمومية لما يشبه جسيم ، وسُمي شعاع الضوء بعد ذلك فوتون .
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
وقد احرز الدكتور انطونيو باسينوتي من بيزا سنة 1860 تقدما مهما عندما ابتكر أول آلة كهربائية ذات تدريع مدور (ring armature). تلك الآلة هي أول محرك كهربائي تم استخدامه، إلا أنها استخدمت بعد ذلك كمولد للكهرباء. وُصف اكتشاف أساسيات مقلوبية آلة الدينامو الكهربائي باستخدامها محرك كهربائي وأيضا مولدا للكهرباء بأنه أحد أهم اكتشافات القرن التاسع عشر (ساهم فيها كلا من: والن 1860؛ وباسينوتي 1864؛ وفونتين وغرام 1873؛ ودبريز 1881 وغيرهم).
نبضة كهرومغناطيسية
تميزت بإنتاج نبضة كهرومغناطيسية هائلة في وقت لا يتعدى مئات من النانو ثانية (النانوثانية = جزء من ألف مليون جزء من الثانية) تنتشر من مصدرها باضمحلال عبر الهواء طبقا للنظرية الكهرومغناطيسية بحيث يمكن اعتبارها موجة صدمة ينتج عنها مجال كهرومغناطيسي هائل.. يولد - طبقا لقانون فراداى - جهدا هائلا قد يصل إلى بضعة آلاف وربما بضعة ملايين فولت حسب بعد المصدر عن الجهاز أو الموصلات أو الدوائر المطبوعة وغيرها المعرضة لهذه الصدمة الكهرومغناطيسية. ويشبه تأثير هذه الموجه أو الصدمة - إلى حد كبير - تأثير الصواعق أو البرق.. وتصبح جميع أجهزة الكمبيوتر والاتصالات معرضة لتأثيرات خاصة وأن جميع مكونات هذه الأجهزة مصنعة من أشباه الموصلات ذات الكثافة العالية من أكسيد المعادن (MOS) تتميز بحساسية فائقة للجهد العالي العارض Transient.. بما يسفر عن انهيار هذه المكونات بواسطة التأثير الحراري الذي يؤدى إلى انهيار البوابات Gate Breakdown فيها. وحتى وسائل العزل والحماية الكهرومغناطيسية المعروفة - وضع الدوائر داخل "شاسيه" معدني - فإنها لا توفر الحماية الكاملة من التدمير.. لأن الكابلات أو الموصلات المعدنية من وإلى الجهاز سوف تعمل كهوائي Antenna يقود هذا الجهد العالي العارض إلى داخل الجهاز.
كهرومغناطيسية
القوة الكهرومغناطيسية هي القوة التي يؤثر بها المجال الكهرومغناطيسي على الجسيمات الكهربية.
تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
اكتشف بلتيه سنة 1834 أنه عند إمرار تيار كهربائي مستمر في وصلة سلكين معدنيين مختلفين تنخفض درجة حرارة الوصلة أو ترتفع تبعاً لجهة التيار فيها. فإذا مر تيار كهربائي مستمر في دارة كهربائية مكونة من وصلتين لسلكين مختلفين فإن إحدى الوصلتين تبرد والأخرى تسخن. فسمي هذا التأثير باسم تأثير بلتيه وقد ظهر أن الاختلافات في درجة الحرارة تتناسب طرديا مع قوة التيار وليس لمربع قوة التيار كما هو في السخونة بمقتضى مقاومة موصل عادية. فالقانون الثاني هو قانون C^2R قد اكتشفه الفيزيائي الإنجليزي جول تجريبيا سنة 1841. وبعبارة أخرى، فهذا القانون يقول: الحرارة المتولدة في سلك نتيجة جريان تيار كهربائي فيه متناسبة مع حاصل ضرب مقاومة السلك في مربع التيار.
كهرباء
تُعتبر العلاقة بين المجالات المغناطيسية والتيارات الكهربائية علاقة في غاية الأهمية؛ حيث إنها أدت إلى اختراع مايكل فاراداي للمحرك الكهربائي عام 1821. إذ يتكون محرك فاراداي، وهو محرك أحادي القطب، من مغناطيس دائم موضوع داخل حوض من الزئبق. وقد تم توصيل تيار كهربائي داخل سلك متدلي من مرتكز فوق المغناطيس ومغموس في الزئبق. ويبذل المغناطيس قوة مماسية على السلك مما يجعله يدور حول المغناطيس طوال فترة سريان التيار الكهربائي.
كشفت التجربة التي أجراها فاراداي عام 1831 أن السلك الذي يتحرك بشكل عمودي نحو مجال مغناطيسي يحدث فرق جهد بين طرفيه. كما سمح له التحليل الإضافي لهذه العملية، المعروفة باسم الحث الكهرومغناطيسي، بوضع المبدأ المعروف الآن باسم قانون فاراداي للحث المغناطيسي. وينص هذا القانون على أن فرق الجهد المحثوث داخل دائرة مقفلة يتناسب مع معدل تغير التدفق المغناطيسي خلال الدائرة. وقد تمكن فاراداي من خلال استخدام هذا الاكتشاف من اختراع أول مولّد كهربائي عام 1831. وفي هذا المولّد قام فاراداي بتحويل الطاقة الحركيّة لقرص نحاسي دوار إلى طاقة كهربائية. وعلى الرغم من عدم كفاءة قرص فاراداي وقصوره كمولّد عملي، فإنه أظهر إمكانية توليد قدرة كهربائية باستخدام المغناطيسية. ولقد استفاد من أعقبه من أعماله استفادة كبيرة.
كشفت أعمال كل من فاراداي وأمبير عن أن المجال المغناطيسي المتفاوت في الزمن يعمل كمصدر للمجال الكهربائي، وأن المجال الكهربائي المتغير في الزمن يعمل كمصدر للمجال المغناطيسي. ولذلك، عند تغير زمن أيٍّ من المجالين، يُستحث مجال الآخر بالضرورة. وتتمتع هذه الظاهرة بخصائص الموجة ويُشار إليها عادةً باسم الموجة الكهرومغناطيسية. وقد قام جيمس كليرك ماكسويل بتحليل الموجات الكهرومغناطيسية من الناحية النظرية عام 1864. كما طور ماكسويل مجموعة من المعادلات التي قد تصف بوضوح العلاقة المتبادلة بين المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي والشحنة الكهربائية والتيار الكهربائي. وبالإضافة إلى ذلك، تمكن من إثبات أن هذه الموجة ستسير بالضرورة بسرعة الضوء، وبالتالي فإن الضوء نفسه يعد شكلاً من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي. وتعتبر قوانين ماكسويل التي تعمل على الربط بين الضوء والمجالات والشحنة الكهربائية أحد أعظم إنجازات الفيزياء النظرية.
بول ديراك
وقد عامل ديراك المجال كهرومغناطيسي معاملة مجموعة من الهزازات، لأن سلوك كل واحد منها كان من الوجهة الميكانيكية الكمومية معروفا معرفة جيدة، ويمثل كل واحد منها فوتونا، فأحل ديراك بهذة الطريقة الهزازات الميكانيكية الكمومية محل الحقل الكهرومغناطيسي المكسويلي التقليدي، وأصبح كل هزاز يخضع لمعادلة شرودنغر الموجية الخاصه به . فكان هذا التقدم إعلانا ببداية ما يدعى اليوم بنظرية الحقل الكمومية التي يستخدمها بكثرة هذة الأيام فيزيائيي الجسيمات عالية الطاقة .
موجة كهرومغناطيسية
يرجع الفضل في اكتشافها إلى العالم جيمس ماكسويل الذي وضع فرضية نشوء الموجات الكهرومغناطيسية سنة 1864 م، فقد كان معلوما حسب قانون فرداي أن المجال المغناطيسي المتغير ينتج (يحرض) مجالا كهربائيا متغيرا. فقام ماكسويل بصياغة قوانين حركة تلك الموجات الكهرومغناطيسية وهي المعروفة بمعادلات ماكسويل. ثم أثبت هنريك هيرتز لاحقا صحتها - أن المجال الكهربائي المتغير ينتج بدوره مجالا مغناطيسيا متغيرا، وبالعكس فالمجال الكهربي يولد أيضا مجالا مغناطيسيا. وهكذا تنشأ الموجات الكهرومغناطيسية بقسميها الكهربائي والمغناطيسي. وهي تستطيع قطع مسافة كبيرة جدا وبسرعة كبيرة جدا هي سرعة الضوء دون أن تعاني اضمحلالا في الفضاء. ولأن سرعة الموجات الكهرومغناطيسية التي تنبأ ماكسويل في المعادلة تتزامن مع سرعة الضوء المقاسة، مما استنتج ماكسويل بأن الضوء نفسه هو موجة كهرومغناطيسية.
كهرومغناطيسية
أما حرصنا على الفهم الصحيح للطبيعة الموجية والمختلطة (بين الكهربائية والمغناطيسية) فلأنه سيشكل القاعدة الأساسية لفهم أنواع الطيف الكهرومغناطيسي وتقسيماته (تصنيفاته) وفقا للتردد أو لطول الموجة.
ديناميكا حرارية كمومية
في علوم الفيزياء، تعرف الديناميكا الحرارية الكمومية أو ثرموديناميكا الكم بأنها العلم الذي يهتم بدراسة ديناميكا الحرارة والشغل في أنظمة الكم. بشكل تقريبي، تحاول ثرموديناميكا الكم دمج الديناميكا الحرارية مع ميكانيكا الكم إلى واحدة متماسكة شاملة. النقطة الأساسية التي بدأت منها ميكانيكا الكم كانت في 1900 عندما أبرز ماكس بلانك "فرضية الكم".
موجة كهرومغناطيسية
تنقسم الأشعة الكهرومغناطيسية إلى قسمين طبيعية وصناعية ولكنهما متماثلين في خواصهما:حيث تبث الدوائر الكهربائية التي تحمل تيارات متذبذبة عالية التردد على هيئة مجالين يتعامدان على بعضهما, أحدهما كهربائي والأخر مغناطيسي، ويتعامد مستوى أحدهما على مستوى الآخر. المجال المغناطيسي المتغير يولد المجال الكهربائي، كما أن المجال الكهربائي المتغير يولد المجال المغناطيسي.
فيزياء كلاسيكية
الفيزياء الكلاسيكية هي إحدى فروع علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة الظواهر الحركية للأجسام والقوى المسببة لحركتها، وتعتمد في دراساتها هذه على قوانين الحركة الخطية لنيوتن وقانون الجذب العام والتحليل الضوئي، ونظريات الاشعاع الكهرومغناطيسي لجيمس كلارك ماكسويل وقانون التعجيل المنتظم لجاليليو جاليلي وقانون حفظ المادة وقانون حفظ الطاقة وقوانين أخرى معاصرة لها نتج عنها ظهور أو تطور فروع الفيزياء الكلاسيكية، كالديناميكا والهيدروداينمك وعلم توازن القوى والبصريات والديناميكا الحرارية وعلم الصوت والمغناطيسية والكهربائية.
كهرومغناطيسية
وتصنّف الأمواج الكهرومغناطيسية التي تحيط بنا حسب ترددها ومنها أشعة غاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي (الذي نراه بالعين) والأشعة تحت الحمراء والأمواج الراديووية كالتي تستخدم بأفران المايكروويف وتستخدم في الرادار والإرسال التلفزيوني والراديو وغيرها.
كهرومغناطيسية تقليدية
الكهرومغناطيسة التقليدية (Electromagnetism) أو الحركية الكهربائية (بالإنجليزية: Electrodynamics) هي فيزياء المجال المغناطيسي و المجال الكهربائي وعلاقتهما بالحركة . يؤثر المجال المغناطيسي على الشحنة الكهربية أو الجسيم المشحون كهربيا تأثيرات معينة تختلف عما إذا كانت الشحنة ثابتة أم متحركة ، كما يؤثر مجال كهربائي على جسيم مشحون ويجبره على الحركة . في الكهرومغناطيسية الكلاسيكية يكون المقصود بالجسيم هو الجسيم النقطى المشحون ، أما في الكهرومغناطيسية الكمومية يكون المقصد هو جسيم أولي.
كهرباء
إن القوة تعمل على الجسيمات المشحونة نفسها، ومن ثم تميل الشحنة إلى الانتشار بشكل متساوٍ قدر الإمكان على سطح موصل. سواء كانت تجاذب أم تنافر من خلال قانون كولوم الذي يكوّن علاقة بين القوة وحاصل ضرب الشحنات، وبين القوة والتربيع العكسي للمسافة بينها. أدى هذا الاكتشاف إلى البديهية الشهيرة: ""قوة التنافر بين جسمين كرويين صغيرين مشحونين بالنوع نفسه من الكهرباء يتناسبان عكسيًا مع مربع المسافة بين مركزيهما"".
تعد القوة الكهرومغناطيسية قوية جدًا، وتحتل المرتبة الثانية فقط من حيث القوة في التفاعلات القوية. ولكن بخلاف تلك القوة، يمتد تأثير الكهرومغناطيسية عبر جميع المسافات. ومقارنةً بقوة الجاذبية الأكثر ضعفًا، فإن القوة الكهرومغناطيسية التي تدفع إلكترونين بعيدًا عن بعضهما أكبر من قوة التجاذب التثاقلي التي تجذبهما معًا بحوالي 10 مرة.