Apakah kepentingan matematik dalam kajian fenomena elektromagnetik?

Fenomena Elektromagnetik adalah yang berkaitan dengan sifat elektrik dan magnet. Mereka ada kaitan dengan perihalan zarah yang mempunyai caj elektrik ketika mereka sedang berehat atau bergerak.

Fenomena elektrik dan magnet yang digunakan untuk dikaji secara berasingan oleh dua cabang fizik, iaitu elektrik dan magnet, masing -masing. Walau bagaimanapun, kemudiannya mendapati bahawa mereka bukan fenomena bebas, tetapi mereka berkaitan dengan rapat, jadi semua orang dipanggil fenomena elektromagnetik.

Kepentingan umum matematik

Terdapat dua sebab umum mengapa matematik penting untuk memahami fenomena elektromagnet:

1. Dibenarkan untuk menyimpulkan dan menetapkan undang -undang yang memerintah mereka

Ahli fizik menggambarkan fenomena elektromagnetik melalui undang -undang yang menyimpulkan ketika mengamati dan mengkaji mereka. Mereka melakukan ini apabila ia berlaku secara semula jadi, atau di makmal mereka ketika menjalankan eksperimen. Undang -undang ini, pada hakikatnya, perwakilan matematik fenomena yang berbeza.

Undang -undang elektromagnetisme yang paling penting adalah:

• Undang -undang Coulomb.
• Undang -undang Biot dan Savart.
• Undang -undang Lorentz.
• Undang -undang Maxwell.
• Undang -undang Ampére.
• Undang -undang Gauss.
• Undang -undang Faraday.

Setiap undang -undang ini boleh diwakili sebagai persamaan atau formula yang mengaitkan pembolehubah yang berbeza, seperti caj elektrik, kelajuan, intensiti semasa, medan magnet, dll.

Memandangkan ini, tiada undang -undang ini akan wujud tanpa matematik. Oleh itu, tanpa matematik, kita akan tahu sedikit tentang fenomena elektromagnetik.

2. Mereka membenarkan meramalkan fenomena elektromagnetik

Kerana fakta yang sama bahawa matematik membolehkan menubuhkan undang -undang yang mengawal fenomena ini, mereka juga membolehkan kita menggunakan undang -undang ini untuk meramalkan tingkah laku caj elektrik dalam senario yang berbeza.

Sebagai contoh, terima kasih kepada pengiraan matematik, kita dapat menentukan daya tarikan atau penolakan yang wujud di antara dua caj berehat di rehat. Ia juga membolehkan kita meramalkan bagaimana molekul badan kita akan berkelakuan apabila tertakluk kepada medan magnet yang kuat, yang mencipta resonans magnetik nuklear untuk menggambarkan organ dalaman kita tanpa memerlukan pembedahan.

Sebaliknya, matematik juga membolehkan kita memahami sifat cahaya, yang tidak lebih daripada gelombang elektromagnet yang menyebar melalui ruang angkasa. Tanpa pengetahuan yang mendalam tentang matematik, ahli fizik tidak akan dapat menyimpulkan ciri -ciri cahaya ini, dan tidak semua teknologi seperti laser dan telekomunikasi dapat dikembangkan.

Kepentingan bidang matematik tertentu

Sebagai tambahan kepada kegunaan umum matematik dalam elektromagnetisme yang disebutkan di atas, kita dapat menyerlahkan aplikasi khusus berikut setiap cabang matematik dalam kajian fenomena elektromagnet:

1. Kepentingan aritmetik dalam elektromagnetisme

Aritmetik adalah sebahagian daripada matematik yang berkaitan dengan pengiraan dan pengurusan nombor. Ini penting bagi mana -mana sains, terutamanya untuk sains semula jadi seperti fizik. Aritmetik adalah apa yang membolehkan kita menggunakan formula untuk mengira daya elektrik, medan magnet dan pembolehubah lain yang berkaitan dengan fenomena elektromagnetik.

Dalam kajian fenomena ini, kita mesti menjalankan banyak operasi matematik seperti jumlah, penolakan, pendaraban, bahagian, peningkatan, pemfailan, dan juga pengiraan logaritma.

2. Kepentingan Algebra dalam Elektromagnetisme

Di samping menjalankan pengiraan, kajian elektromagnetisme juga menunjukkan dapat memanipulasi persamaan dan menyelesaikannya untuk membersihkan pembolehubah yang berbeza. Ini adalah bidang algebra, cabang matematik yang berkaitan dengan generalisasi operasi matematik menggunakan huruf, nombor dan simbol.

Algebra adalah, mungkin, salah satu alat yang paling penting untuk pelajar fizik dan elektromagnetisme. Sebagai contoh, tanpa algebra, kita tidak dapat menyelesaikan persamaan undang -undang Coulomb untuk menentukan jarak antara dua caj elektrik yang diberikan daya yang ada di antara mereka.

3. Kepentingan geometri dan vektor dalam elektromagnetisme

Satu lagi aspek penting matematik yang digunakan dalam elektrik dan magnet adalah vektor. Banyak undang -undang dan formula elektromagnetisme berkaitan dengan daya, kedudukan dalam ruang dan kelajuan, dan semua ini adalah magnitud fizikal vektor (iaitu, mereka adalah vektor).

Dalam beberapa kes, vektor ini boleh berada dalam dua dan juga tiga dimensi. Ini menjadikan kajian vektor, yang merupakan sebahagian daripada matematik, sangat penting untuk memahami fenomena elektromagnetik.

Sebaliknya, apabila kita mengkaji vektor dalam dua dan tiga dimensi, kita menggunakan geometri berterusan dan, khususnya, trigonometri. Atas sebab ini, geometri juga merupakan bahagian penting dalam pengetahuan yang kita perlukan untuk memahami bidang fizik ini dengan baik.

4. Perwakilan grafik fenomena elektromagnetik

Satu lagi alat yang sangat penting untuk elektromagnetisme yang kita dapati ketika mengkaji matematik dan menggabungkan beberapa cawangan yang disebutkan di atas, adalah keupayaan untuk mewakili persamaan matematik dan fungsi dalam grafik.

Dapat melihat perwakilan visual fungsi matematik hampir selalu lebih berguna daripada melihat simbol dan huruf yang sama. Di samping memberi kita aritmetik, algebra dan geometri, matematik juga memberikan kita alat untuk menggambarkan undang -undang yang menggambarkan elektromagnetisme.

Grafik boleh dibuat dalam dua dan tiga dimensi, dan sehingga empat jika kita memasukkan warna sebagai dimensi tambahan.

5. Kepentingan kalkulus pembezaan dan integral dalam elektromagnetisme

Akhirnya, elektromagnetisme tidak terhad kepada formula dan persamaan yang mudah. Malah, kebanyakan undang -undang elektromagnetisme adalah, pada dasarnya, persamaan pembezaan yang agak kompleks, yang berubah menjadi formula yang kita pelajari dalam fizik sekolah menengah melalui pengiraan integral.

Ini adalah sesuatu yang kebanyakan pelajar yang baru mula belajar elektromagnetisme tidak perlu berurusan. Walau bagaimanapun, kalkulus pembezaan adalah, pada hakikatnya, alat matematik yang paling penting daripada kebanyakan saintis seperti Coulomb, Maxwell dan Gauss digunakan untuk menetapkan undang -undang yang hari ini membawa nama mereka.

Rujukan

1. Elektromagnetisme. Diambil dari.Wikipedia.org