Was ist die Bedeutung der Mathematik für die Untersuchung elektromagnetischer Phänomene??

Elektromagnetische Phänomene sind diejenigen, die mit den elektrischen und magnetischen Eigenschaften der Materie zusammenhängen. Sie haben mit der Beschreibung der Partikel zu tun, die elektrisch Ladung haben, wenn sie sich in Ruhe befinden oder sich bewegt.

Die elektrischen und magnetischen Phänomene wurden früher von zwei Zweigen der Physik untersucht, nämlich Elektrizität bzw. Magnetismus. Dann wurde jedoch festgestellt, dass es sich nicht um unabhängige Phänomene handelte, sondern dass sie eng verwandt sind, so dass alle elektromagnetische Phänomene genannt wurden.

Allgemeine Bedeutung der Mathematik

Es gibt zwei allgemeine Gründe, warum die Mathematik wichtig waren, um elektromagnetische Phänomene zu verstehen:

1. Erlaubt die Gesetze, die sie regieren, abzuleiten und festzustellen

Physiker beschreiben elektromagnetische Phänomene durch Gesetz. Sie tun dies, wenn sie auf natürliche Weise oder in ihren Labors auftreten, wenn sie Experimente durchführen. Diese Gesetze sind in Wirklichkeit mathematische Darstellungen der verschiedenen Phänomene.

Die wichtigsten Gesetze des Elektromagnetismus sind:

• Coulomb-Gesetz.
• Biot- und Savart -Gesetze.
• Lorentz 'Gesetz.
• Maxwells Gesetze.
• Ampéres Gesetz.
• Gaußs Gesetz.
• Faradays Gesetze.

Jedes dieser Gesetze kann als Gleichung oder Formel dargestellt werden, die unterschiedliche Variablen wie elektrische Ladung, Geschwindigkeit, Stromintensität, Magnetfeld usw. bezieht.

In Anbetracht dessen würde keines dieser Gesetze ohne Mathematik existieren. Daher würden wir ohne Mathematik sehr wenig über elektromagnetische Phänomene wissen.

2. Sie ermöglichen die Vorhersage elektromagnetischer Phänomene

Aufgrund der gleichen Tatsache, dass die Mathematik es ermöglicht, die Gesetze festzulegen, die diese Phänomene regeln.

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Zum Beispiel können wir dank mathematischer Berechnungen die Kräfte der Anziehung oder Abstoßung bestimmen, die zwischen zwei Ruhekosten in Ruhe bestehen,. Es ermöglichte uns auch zu sagen, wie sich die Moleküle unseres Körpers verhalten würden, wenn sie starke Magnetfelder ausgesetzt sind, die die nukleare Magnetresonanz erfunden hatten, um unsere inneren Organe zu visualisieren, ohne operiert zu werden.

Andererseits ermöglichte uns die Mathematik auch, die Natur des Lichts zu verstehen, was nichts anderes als eine elektromagnetische Welle ist, die sich durch den Raum ausbreitet. Ohne ein tiefes Wissen über die Mathematik hätten Physiker dieses Lichtcharakteristik niemals abgeleiten können, noch hätten sich alle Technologien wie Laser und Telekommunikation entwickeln können.

Bedeutung bestimmter Bereiche der Mathematik

Zusätzlich zu den allgemeinen Verwendungen der Mathematik im oben genannten Elektromagnetismus können wir die folgenden spezifischen Anwendungen jedes Mathematikzweigers in der Untersuchung elektromagnetischer Phänomene hervorheben:

1. Bedeutung der Arithmetik im Elektromagnetismus

Arithmetik ist der Teil der Mathematik, der mit der Berechnung und dem Management von Zahlen zu tun hat. Dies ist für jede Wissenschaft von wesentlicher Bedeutung, insbesondere für Naturwissenschaften wie Physik. Arithmetik ermöglicht es uns, Formeln zur Berechnung von elektrischen Kräften, Magnetfeldern und anderen Variablen zu verwenden, die sich auf elektromagnetische Phänomene beziehen.

In der Untersuchung dieser Phänomene müssen wir viele mathematische Operationen wie Summen, Subtraktion, Multiplikationen, Abteilungen, Verbesserungen, Einreichungen und sogar die Berechnung von Logarithmen durchführen.

2. Bedeutung der Algebra im Elektromagnetismus

Zusätzlich zur Durchführung von Berechnungen impliziert die Untersuchung des Elektromagnetismus auch, um Gleichungen zu manipulieren und sie zu lösen, um die verschiedenen Variablen zu löschen. Dies ist das Gebiet der Algebra, dem Zweig der Mathematik, der mit der Verallgemeinerung mathematischer Operationen unter Verwendung von Buchstaben, Zahlen und Symbolen zu tun hat.

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Algebra ist vielleicht eines der wichtigsten Instrumente für einen Schüler der Physik und Elektromagnetismus. Zum Beispiel konnten wir ohne Algebra die Gleichung des Coulomb -Gesetzes nicht lösen, um den Abstand zwischen zwei elektrischen Ladungen angesichts der zwischen ihnen existierenden Kraft zu bestimmen.

3. Bedeutung von Geometrie und Vektoren im Elektromagnetismus

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der in Elektrizität und Magnetismus verwendeten Mathematik sind Vektoren. Viele Gesetze und Formeln des Elektromagnetismus hängen mit Kräften, Positionen in Raum und Geschwindigkeit zusammen, und all dies sind physikalische Vektorgrößen (dh sie sind Vektoren).

In einigen Fällen können diese Vektoren in zwei und sogar drei Dimensionen sein. Dies macht die Untersuchung von Vektoren, die Teil der Mathematik sind, von großer Bedeutung, um elektromagnetische Phänomene zu verstehen.

Andererseits nutzen wir, wenn wir Vektoren in zwei und drei Dimensionen untersuchen, die Geometrie und insbesondere die Trigonometrie ständig. Aus diesem Grund ist die Geometrie auch ein wichtiger Bestandteil des Wissens, den wir benötigen, um diesen Bereich der Physik gut zu verstehen.

4. Grafische Darstellung elektromagnetischer Phänomene

Ein weiteres sehr wichtiges Instrument für Elektromagnetismus, das wir bei der Untersuchung der Mathematik erwerben und einige der oben genannten Zweige kombinieren, ist die Fähigkeit, mathematische Gleichungen und Funktionen in einer Grafik darzustellen.

Eine visuelle Darstellung einer mathematischen Funktion zu sehen, ist fast immer nützlicher, als die Symbole und Buchstaben derselben zu betrachten. Mathematik gibt uns nicht nur Arithmetik, Algebra und Geometrie, sondern bietet uns auch Werkzeuge, um die Gesetze zu gratschen, die Elektromagnetismus beschreiben.

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Diagramme können in zwei und drei Dimensionen und bis zu vier vorgenommen werden, wenn wir Farbe als zusätzliche Dimension enthalten.

5. Bedeutung des Differential- und integralen Kalküls im Elektromagnetismus

Schließlich ist Elektromagnetismus nicht auf einfache algebraische Formeln und Gleichungen beschränkt. Tatsächlich sind die meisten Gesetze des Elektromagnetismus grundsätzlich recht komplexe Differentialgleichungen, die in die Formeln verwandelt werden, die wir in der Highschool -Physik durch Integralberechnung lernen.

Dies ist etwas, das die meisten Schüler, die gerade mit dem Studieren von Elektromagnetismus beginnen. Der Differentialkalkül ist jedoch in Wirklichkeit das wichtigste mathematische Instrument als die meisten Wissenschaftler wie Coulomb, Maxwell und Gauß, um die Gesetze zu begründen, die heute ihre Namen tragen.

Verweise

1. Elektromagnetismus. Abgerufen von.Wikipedia.Org