Apa pentingnya matematika dalam studi fenomena elektromagnetik?

Fenomena elektromagnetik adalah yang terkait dengan sifat listrik dan magnetik materi. Mereka berkaitan dengan deskripsi partikel yang memiliki muatan listrik saat mereka sedang istirahat atau bergerak.

Fenomena listrik dan magnetik dulu dipelajari secara terpisah oleh dua cabang fisika, yaitu listrik dan magnet, masing -masing. Namun, kemudian ditemukan bahwa mereka bukan fenomena independen, tetapi mereka terkait erat, jadi semua orang menjadi fenomena elektromagnetik.

Pentingnya matematika umum

Ada dua alasan umum mengapa matematika sangat penting untuk memahami fenomena elektromagnetik:

1. Diizinkan untuk menyimpulkan dan menetapkan undang -undang yang mengaturnya

Fisikawan menggambarkan fenomena elektromagnetik melalui undang -undang yang menyimpulkan saat mengamati dan mempelajarinya. Mereka melakukan ini ketika mereka terjadi secara alami, atau di laboratorium mereka saat melakukan eksperimen. Undang -undang ini, pada kenyataannya, adalah representasi matematika dari berbagai fenomena.

Hukum elektromagnetisme terpenting adalah:

• Hukum Coulomb.
• Hukum Biot dan Savart.
• Hukum Lorentz.
• Hukum Maxwell.
• Hukum Ampére.
• Hukum Gauss.
• Hukum Faraday.

Masing -masing undang -undang ini dapat direpresentasikan sebagai persamaan atau formula yang menghubungkan variabel yang berbeda, seperti muatan listrik, kecepatan, intensitas arus, medan magnet, dll.

Mengingat hal ini, tidak satu pun dari undang -undang ini yang akan ada tanpa matematika. Oleh karena itu, tanpa matematika, kita akan tahu sedikit tentang fenomena elektromagnetik.

2. Mereka memungkinkan memprediksi fenomena elektromagnetik

Karena fakta yang sama bahwa matematika memungkinkan menetapkan undang -undang yang mengatur fenomena ini, mereka juga memungkinkan kita untuk menggunakan undang -undang ini untuk memprediksi perilaku tuduhan listrik dalam skenario yang berbeda.

Dapat melayani Anda: Laporan Eksperimen

Misalnya, berkat perhitungan matematika, kita dapat menentukan kekuatan daya tarik atau tolakan yang ada di antara dua muatan istirahat saat istirahat. Ini juga memungkinkan kami untuk memprediksi bagaimana molekul tubuh kita akan berperilaku ketika tunduk pada medan magnet yang kuat, yang menemukan resonansi magnetik nuklir untuk memvisualisasikan organ internal kita tanpa perlu operasi.

Di sisi lain, matematika juga memungkinkan kita untuk memahami sifat cahaya, yang tidak lebih dari gelombang elektromagnetik yang menyebar melalui ruang angkasa. Tanpa pengetahuan matematika yang mendalam, fisikawan tidak akan pernah mampu menyimpulkan karakteristik cahaya ini, juga tidak semua teknologi seperti laser dan telekomunikasi bisa dikembangkan.

Pentingnya bidang matematika tertentu

Selain penggunaan umum matematika dalam elektromagnetisme yang disebutkan di atas, kami dapat menyoroti aplikasi spesifik berikut dari setiap cabang matematika dalam studi fenomena elektromagnetik:

1. Pentingnya aritmatika dalam elektromagnetisme

Aritmatika adalah bagian dari matematika yang berkaitan dengan perhitungan dan manajemen angka. Ini sangat penting untuk semua sains, terutama untuk ilmu alam seperti fisika. Aritmatika adalah apa yang memungkinkan kita menggunakan formula untuk menghitung gaya listrik, medan magnet dan variabel lain yang terkait dengan fenomena elektromagnetik.

Dalam studi fenomena ini, kita harus melakukan banyak operasi matematika seperti jumlah, pengurangan, multiplikasi, divisi, peningkatan, pengarsipan, dan bahkan perhitungan logaritma.

2. Pentingnya aljabar dalam elektromagnetisme

Selain melakukan perhitungan, studi elektromagnetisme juga menyiratkan mampu memanipulasi persamaan dan menyelesaikannya untuk membersihkan variabel yang berbeda. Ini adalah bidang aljabar, cabang matematika yang berkaitan dengan generalisasi operasi matematika menggunakan huruf, angka, dan simbol.

Dapat melayani Anda: teori geosentris: apa itu, asal dan karakteristik 

Aljabar, mungkin, adalah salah satu alat terpenting bagi siswa fisika dan elektromagnetisme. Misalnya, tanpa aljabar, kami tidak dapat menyelesaikan persamaan hukum Coulomb untuk menentukan jarak antara dua tuduhan listrik yang diberikan kekuatan yang ada di antara mereka.

3. Pentingnya geometri dan vektor dalam elektromagnetisme

Aspek penting lainnya dari matematika yang digunakan dalam listrik dan magnet adalah vektor. Banyak hukum dan formula elektromagnetisme terkait dengan kekuatan, posisi dalam ruang dan kecepatan, dan semua ini adalah magnitudo fisik vektor (yaitu, mereka adalah vektor).

Dalam beberapa kasus, vektor -vektor ini dapat dalam dua dan bahkan tiga dimensi. Ini membuat studi tentang vektor, yang merupakan bagian dari matematika, sangat penting untuk memahami fenomena elektromagnetik.

Di sisi lain, ketika kami mempelajari vektor dalam dua dan tiga dimensi, kami menggunakan geometri secara konstan dan, khususnya, dari trigonometri. Untuk alasan ini, geometri juga merupakan bagian penting dari pengetahuan yang kita butuhkan untuk memahami bidang fisika ini dengan baik.

4. Representasi grafis fenomena elektromagnetik

Alat lain yang sangat penting untuk elektromagnetisme yang kami peroleh saat mempelajari matematika dan menggabungkan beberapa cabang yang disebutkan di atas, adalah kemampuan untuk mewakili persamaan dan fungsi matematika dalam grafik.

Mampu melihat representasi visual dari fungsi matematika hampir selalu lebih berguna daripada melihat simbol dan huruf yang sama. Selain memberi kita aritmatika, aljabar dan geometri, matematika juga memberi kita alat untuk membuat grafik hukum yang menggambarkan elektromagnetisme.

Itu bisa melayani Anda: gas apa yang menyebabkan panasnya atmosfer?

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

5. Pentingnya kalkulus diferensial dan integral dalam elektromagnetisme

Akhirnya, elektromagnetisme tidak terbatas pada rumus dan persamaan aljabar sederhana. Faktanya, sebagian besar hukum elektromagnetisme, pada prinsipnya, adalah persamaan diferensial yang cukup kompleks, yang diubah menjadi formula yang kita pelajari dalam fisika sekolah menengah melalui perhitungan integral.

Ini adalah sesuatu yang kebanyakan siswa yang baru saja mulai belajar elektromagnetisme tidak harus berurusan. Namun, kalkulus diferensial, pada kenyataannya, adalah alat matematika yang paling penting daripada kebanyakan ilmuwan seperti Coulomb, Maxwell dan Gauss yang digunakan untuk menetapkan undang -undang yang saat ini membawa nama mereka.

Referensi

1. Elektromagnetisme. Diterima dari.Wikipedia.org