Základy elektromagnetismu: Pojmy a aplikace
Elektromagnetismus patří mezi čtyři základní fyzikální interakce a zabývá se studiem elektrických a magnetických jevů a jejich vzájemnou provázaností. Jeho základy položil James Clerk Maxwell v 2. polovině 19. století, když pomocí čtyř slavných Maxwellových rovnic matematicky sjednotil elektřinu a magnetismus do jednoho uceleného teoretického rámce. Mezi základní pojmy elektromagnetismu patří elektrické pole, které vzniká v okolí elektricky nabitých těles, a magnetické pole, jež vzniká pohybem elektrického náboje či změnou elektrického pole. Klíčovým konceptem je též elektromagnetická indukce, při níž vzniká elektrické napětí vlivem změny magnetického pole v okolí vodiče.
Elektrické a magnetické pole jsou neoddělitelně spjaty a proměnlivé pole jednoho typu generuje pole druhého typu. To vysvětluje například princip fungování alternátorů a transformátorů, ve kterých změna magnetického pole způsobená pohybem vodiče nebo kolísáním proudu vede ke vzniku elektrického proudu ve vodiči (tzv. Faradayův zákon elektromagnetické indukce). Elektromagnetické vlny, jakými jsou světlo, rádiové vlny či mikrovlny, vznikají oscilací a šířením spojeného elektrického a magnetického pole ve vakuu nebo v látkovém prostředí rychlostí světla. Jednou ze zajímavostí teorie elektromagnetismu je skutečnost, že poskytuje jednotný popis jevů od statické elektřiny, přes magnetismus až po šíření světla a dalších vln.
Aplikace elektromagnetismu jsou extrémně rozmanité a zahrnují jak běžné domácí spotřebiče, tak špičkové technologie. Princip elektromagnetismu leží v základu generování a přenosu elektrické energie (dynamo, elektromotor, transformátor), telekomunikace (vysílání a příjem rádiových, televizních a mobilních signálů pomocí antén), či zobrazovacích metod v medicíně (magnetická rezonance – MRI). Elektromagnetické zákony dále umožňují bezdrátový přenos dat a energie, konstrukci senzorů, měřících přístrojů i základních součástek, jako jsou cívky a kondenzátory. Elektromagnetismus tak tvoří páteř moderní technické civilizace a jeho pochopení je klíčové nejen pro fyziku, ale i pro inženýrské a přírodovědné obory obecně.
PhDr. Pavel Bartoš, LL.M., DBA (Evropská akademie vzdělávání / European Academy of education)