Elektromagnetska sila

Elektricitet i magnetizam su smatrani dvijema različtim silama. To se razmišljanje promijenilo nakon što je James Clerk Maxwell 1873. objavio Treatise on Electricity and Magnetism u kojem je pokazao da je međudjelovanje pozitivnog i negativnog naboja jedna sila. Iz tih međudjelovanja proizlaze četiri glavna učinka koja su bila jasno pokazana pokusima:

1. Električni naboji se međusobno privlače ili odbijaju silom obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti među njima: naboji suprotnog predznaka se privlače a naboji istog predznaka se odbijaju.
2. Magnetski polovi se privlače ili odbijaju na sličan način i uvijek se nalaze u paru: svaki sjeverni pol je vezan južnim polom.
3. Električna struja u žici stvara kružno magnetsko polje oko žice. Smjer polja ovisi o smjeru električne struje.
4. Električna struja je inducirana u petlji žice kad se žica pomiče prema ili od magnetskog polja, ili se magnet pomiče prema ili od žice. Smjer struje ovisi o smjeru pomicanja.

Elektromagnetska sila je jedna od četiri osnovne sile. Ostale fundamentalne sile su: jaka nuklearna sila (koja drži zajedno kvarkove, zajedno s ostatkom jake sile,rezidualnom jakom nuklearnom silom koja na okupu drži nukleone) i tako tvori atomsku jezgru, slaba nuklearna sila (koja uzrokuje neke oblike radioaktivnog raspada) i sila gravitacije. Sve su ostale sile potječu od ove četiri osnovne sile.

Elektromagnetska sila je odgovorna za praktički sve događaje koji se zbivaju u svakodnevnom životu uz jednu iznimku, gravitaciju. Ugrubo govoreći, sve sile uključene u međudjelovanja između atoma možemo pratiti do elektromagnetske sile koja djeluje na protone i elektrone unutar atoma. To uključuje sile koje smo iskusili "gurajući" ili "vukući" uobičajene materijalne stvari, koje dolaze od unutarmolekularnih sila između pojedinačnih molekula u našim tijelima i onih u objektima. Tu također spadaju kemijski fenomeni, koji nastaju u međudjelovanjima između elektronskih orbitala.

Konstanta fine strukture (oznaka α) je prirodna konstanta, bezdimenzionalna veličina u fizici elementarnih čestica koja opisuje jakost međudjelovanja između električkih nabijenih čestica i fotona. Ona je konstanta vezanja u elektromagnetskim djelovanjima, a određuje finu strukturu (cijepanje spin–staza) u atomskim spektrima. Njezina su definicija i vrijednost:

${\displaystyle \alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar \cdot c\cdot \ 4\cdot \pi \cdot \varepsilon _{0}}}=7,297\,352\,5376(50)\times 10^{-3}={\frac {1}{137,035\,999\,679(94)}}}$ 

gdje je:

• e - elementarni naboj;
• ħ = h/2π - reducirana Planckova konstanta;
• c - brzina svjetlosti u vakuumu;
• ε₀ - dielektrična permitivnost vakuuma.

Konstantu fine strukture u fiziku je uveo A. Sommerfeld, proširujući Bohrov model atoma uključivanjem relativističkih pojava i eliptičnih staza gibanja elektrona, te kvantizirajući energiju, linearnu i kutnu količinu gibanja. Konstanta fine strukture je važna u teorijskim proračunima i razumijevanju elektromagnetskih međudjelovanja i zračenja te ulazi u matrične elemente različitih elektromagnetskih procesa, određujući njihove udarne presjeke i raspade.^[3]

• Elektromagnetizam
• Kvantna elektrodinamika