Historia elektromagnetyzmu

Innowacje Andre Marie Ampere i Hansa Christiana Oersted

Wczesny eksperyment w elektromagnetyzmie. Oxford Science Archive / Print Collector / Getty Images

Elektromagnetyzm to dziedzina fizyki, która obejmuje badanie siły elektromagnetycznej, rodzaju fizycznego oddziaływania zachodzącego między naładowany elektrycznie cząstki. Siła elektromagnetyczna zwykle wytwarza pola elektromagnetyczne, takie jak pola elektryczne, pola magnetyczne i światło. Siła elektromagnetyczna jest jedną z czterech podstawowych oddziaływań (potocznie zwanych siłami) występujących w przyrodzie. Pozostałe trzy podstawowe oddziaływania to oddziaływanie silne, oddziaływanie słabe i grawitacja.

Do 1820 roku jedynym znanym magnetyzmem był magnetyzm żelazny i „lodestone”. magnesy naturalne bogatej w żelazo rudy. Uważano, że wnętrze Ziemi jest namagnesowane w ten sam sposób, a naukowcy byli bardzo zdziwieni, gdy odkryli, że kierunek igły kompasu w dowolnym miejscu powoli się zmieniał, dekada po dekadzie, co sugeruje powolne zmiany pola magnetycznego Ziemi. .

Teorie Edmonda Halleya

Jak magnes żelazny może wywołać takie zmiany?Edmond Halley(o sławie komety) pomysłowo zasugerował, że Ziemia zawiera szereg kulistych powłok, jedna w drugiej, każda inaczej namagnesowana, każda powoli obracająca się względem drugiej.

Hans Christian Oersted: Eksperymenty elektromagnetyczne

Hans Christian Oersted był profesorem nauk ścisłych na Uniwersytecie Kopenhaskim. W 1820 zorganizował w swoim domu pokaz naukowy dla przyjaciół i studentów. Planował zademonstrować nagrzewanie drutu prądem elektrycznym, a także przeprowadzić demonstracje magnetyzmu, do czego dostarczył igłę kompasu zamontowaną na drewnianym stojaku.

Wykonując swoją elektryczną demonstrację, Oersted zauważył ze zdziwieniem, że za każdym razem, gdy prąd elektryczny był włączony, igła kompasu przesunęła się. Milczał i zakończył demonstracje, ale w następnych miesiącach ciężko pracował, próbując nadać sens nowemu zjawisku.

Jednak Oersted nie potrafił wyjaśnić, dlaczego. Igła nie była ani przyciągana do drutu, ani odpychana od niego. Zamiast tego miał tendencję do ustawiania się pod kątem prostym. W końcu opublikował swoje odkrycia bez żadnego wyjaśnienia.

Andre Marie Ampere i elektromagnetyzm

Andre Marie Ampere z Francji uważał, że jeśli prąd w przewodzie wywiera siłę magnetyczną na kompas igłę, dwa takie druty również powinny oddziaływać magnetycznie. W serii pomysłowych eksperymentów Andre Marie Ampere wykazał, że ta interakcja jest prosta i fundamentalna: prądy równoległe (proste) przyciągają, prądy przeciwrównoległe odpychają. Siła między dwoma długimi prostymi prądami równoległymi była odwrotnie proporcjonalna do odległości między nimi i proporcjonalna do natężenia prądu płynącego w każdym z nich.

Istniały więc dwa rodzaje sił związanych z elektrycznością — elektryczne i magnetyczne. W 1864 r. James Clerk Maxwell zademonstrował subtelny związek między tymi dwoma rodzajami siły, nieoczekiwanie obejmujący prędkość światła. Z tego związku zrodziła się idea, że ​​światło jest zjawiskiem elektrycznym, odkrycie fal radiowych, teoria względności i dużo współczesnej fizyki.