Μια χρονολογική σειρά συμβάντων στον ηλεκτρομαγνητισμό

Η ανθρώπινη γοητεία με τον ηλεκτρομαγνητισμό, η αλληλεπίδραση των ηλεκτρικών ρευμάτων και των μαγνητικών πεδίων, χρονολογείται από την την αυγή του χρόνου με την ανθρώπινη παρατήρηση του κεραυνού και άλλων ανεξήγητων περιστατικών, όπως τα ηλεκτρικά ψάρια και τα ψάρια χέλια. Οι άνθρωποι γνώριζαν ότι υπήρχε ένα φαινόμενο, αλλά παρέμεινε τυλιγμένο στο μυστικισμό μέχρι το 1600 όταν οι επιστήμονες άρχισαν να βαδίζουν βαθύτερα στη θεωρία.

Αυτό το χρονοδιάγραμμα των γεγονότων σχετικά με την ανακάλυψη και την έρευνα που οδηγεί στη σύγχρονη κατανόηση μας ο ηλεκτρομαγνητισμός δείχνει πώς οι επιστήμονες, οι εφευρέτες και οι θεωρητικοί συνεργάστηκαν για να προωθήσουν την επιστήμη συλλογικά.

Τα πρώτα γραπτά για τον ηλεκτρομαγνητισμό ήταν το 600 π.Χ., όταν ο αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος, μαθηματικός και ο επιστήμονας Thales της Μιλήτου περιγράφει τα πειράματά του που τρίβουν τη γούνα των ζώων σε διάφορες ουσίες όπως κεχριμπάρι. Ο Thales ανακάλυψε ότι το κεχριμπαρένιο τρίψιμο με γούνα προσελκύει κομμάτια σκόνης και τρίχας που δημιουργούν στατικό ηλεκτρισμό και αν τρίβει το κεχριμπάρι για αρκετό καιρό, θα μπορούσε ακόμη και να πάρει ηλεκτρική σπίθα για να πηδήσει.

Το μαγνητικό πυξίδα είναι μια αρχαία κινεζική εφεύρεση, πιθανώς για πρώτη φορά στην Κίνα κατά τη διάρκεια της δυναστείας Qin, από το 221 έως το 206 π.Χ. Η πυξίδα χρησιμοποίησε ένα πλακίδιο, ένα μαγνητικό οξείδιο, για να δείξει αληθινό βορρά. Η υποκείμενη έννοια μπορεί να μην ήταν κατανοητή, αλλά η ικανότητα της πυξίδας να δείχνει τον αληθινό βορρά ήταν ξεκάθαρη.

Προς τα τέλη του 16ου αιώνα, ο «ιδρυτής της ηλεκτρικής επιστήμης» ο αγγλικός επιστήμονας William Gilbert δημοσίευσε το «De Magnete» Λατινικά μεταφρασμένα ως "On the Magnet" ή "On the Lodestone". Ο Gilbert ήταν σύγχρονος του Γαλιλαίου, ο οποίος εντυπωσιάστηκε από τον Gilbert δουλειά. Ο Gilbert ανέλαβε μια σειρά προσεκτικών ηλεκτρικών πειραμάτων, κατά τη διάρκεια των οποίων ανακάλυψε ότι πολλές ουσίες ήταν ικανές να εκδηλώσουν ηλεκτρικές ιδιότητες.

Ο Gilbert ανακάλυψε επίσης ότι ένα θερμαινόμενο σώμα έχασαν την ηλεκτρική τους ενέργεια και ότι η υγρασία εμπόδισε την ηλεκτροδότηση όλων των σωμάτων. Παρατήρησε επίσης ότι οι ηλεκτρισμένες ουσίες προσέλκυαν αδιακρίτως όλες τις άλλες ουσίες, ενώ ένας μαγνήτης προσέλκυσε μόνο σίδηρο.

Αμερικανός ιδρυτικό πατέρα Μπέντζαμιν Φράνκλιν είναι διάσημο για το εξαιρετικά επικίνδυνο πείραμα που έτρεξε, ότι ο γιος του πετούσε ένα χαρταετό μέσα από έναν απειλημένο από καταιγίδες ουρανό. Ένα κλειδί που συνδέεται με το χορτάρι χορτάρι πυροδότησε και χρεώνει ένα βάζο Leyden, δημιουργώντας έτσι τη σύνδεση μεταξύ κεραυνών και ηλεκτρισμού. Μετά από αυτά τα πειράματα, εφευρέθηκε ο αλεξικέραυνος.

Ο Φράνκλιν ανακάλυψε ότι υπάρχουν δύο είδη χρεώσεων, θετικές και αρνητικές: τα αντικείμενα με παρόμοιες χρεώσεις απορρίπτονται το ένα το άλλο και εκείνα με αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν το ένα το άλλο. Ο Franklin τεκμηριώνει επίσης τη διατήρηση του φορτίου, τη θεωρία ότι ένα απομονωμένο σύστημα έχει μια σταθερή συνολική επιβάρυνση.

Το 1785, ο Γάλλος φυσικός Charles-Augustin de Coulomb ανέπτυξε το νόμο του Coulomb, τον ορισμό της ηλεκτροστατικής δύναμης έλξης και απόρριψης. Διαπίστωσε ότι η δύναμη που ασκείται ανάμεσα σε δύο μικρά ηλεκτροφόρα σώματα είναι άμεσα ανάλογη με την προϊόν του μεγέθους των φορτίων και ποικίλλει αντίστροφα στο τετράγωνο της απόστασης μεταξύ αυτών ταρίφα. Η ανακάλυψη του νόμου των αντίστροφων τετραγώνων από την Coulomb προσέθεσε ουσιαστικά ένα μεγάλο μέρος του πεδίου της ηλεκτρικής ενέργειας. Έκανε επίσης σημαντική εργασία για τη μελέτη της τριβής.

Το 1780, Ιταλός καθηγητής Luigi Galvani (1737-1790) το ανακάλυψε ηλεκτρική ενέργεια από δύο διαφορετικά μέταλλα προκαλεί στα πόδια βατράχων να σφίξουν. Παρατήρησε ότι ο μυς ενός βατράχου, αιωρούμενος σε σιδερένιο κιγκλίδωμα από ένα χάλκινο άγκιστρο που διέρχεται από τη ραχιαία στήλη του, υπέστη ζωντανούς σπασμούς χωρίς καμία ξένη αιτία.

Για να αντιληφθεί αυτό το φαινόμενο, ο Γκάλβανι υπολόγισε ότι υπάρχει ηλεκτρισμός από τα αντίθετα είδη στα νεύρα και τους μυς του βάτραχου. Ο Γκάλβανι δημοσίευσε τα αποτελέσματα των ανακαλύψεών του το 1789, μαζί με την υπόθεσή του, η οποία ενέπνευσε την προσοχή των φυσικών εκείνης της εποχής.

Ιταλός φυσικός, χημικός και εφευρέτης Alessandro Volta (1745-1827) διαβάζει την έρευνα του Galvani και με το δικό του έργο ανακάλυψε ότι τα χημικά που δρουν σε δύο ανόμοια μέταλλα παράγουν ηλεκτρισμό χωρίς το όφελος ενός βατράχου. Έχει εφεύρει την πρώτη ηλεκτρική μπαταρία, τη βολταϊκή συσσωρευτή, το 1799. Με τη συσσωρευτή μπαταρία, ο Volta απέδειξε ότι η ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να παραχθεί χημικώς και να καταστρέψει την επικρατούσα θεωρία ότι η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται αποκλειστικά από ζώντα όντα. Η εφεύρεση του Βόλτα προκάλεσε μεγάλο επιστημονικό ενθουσιασμό, οδηγώντας τους άλλους να διεξάγουν παρόμοια πειράματα που τελικά οδήγησαν στην ανάπτυξη του πεδίου της ηλεκτροχημείας.

Το 1820, ο Δανός φυσικός και χημικός Hans Christian Oersted (1777-1851) ανακάλυψε τι θα γίνει γνωστός ως νόμος του Oersted: ηλεκτρικό ρεύμα επηρεάζει μια βελόνα της πυξίδας και δημιουργεί μαγνητικά πεδία. Ήταν ο πρώτος επιστήμονας που βρήκε τη σχέση μεταξύ ηλεκτρισμού και μαγνητισμού.

Ο γάλλος φυσικός Andre Marie Ampere (1775-1836) διαπίστωσε ότι τα σύρματα που μεταφέρουν την τρέχουσα παραγωγή αναγκάζουν ο ένας τον άλλον, ανακοινώνοντας τη θεωρία της ηλεκτροδυναμικής το 1821.

Η θεωρία της ηλεκτροδυναμικής Ampere δηλώνει ότι δύο παράλληλα τμήματα ενός κυκλώματος προσελκύουν το ένα το άλλο εάν το τα ρεύματα σε αυτά ρέουν προς την ίδια κατεύθυνση και απωθούν το ένα το άλλο εάν τα ρεύματα ρέουν στο αντίθετο κατεύθυνση. Δύο τμήματα κυκλωμάτων που διασχίζουν το ένα το άλλο λοξά προσελκύουν το ένα το άλλο εάν και τα δύο ρεύματα ρέουν είτε προς ή από το σημείο της διέλευσης και απωθώντας το ένα το άλλο, αν κάποιος ρέει προς την άλλη και από την άλλη σημείο. Όταν ένα στοιχείο ενός κυκλώματος ασκεί μια δύναμη σε ένα άλλο στοιχείο ενός κυκλώματος, αυτή η δύναμη τείνει πάντοτε να ωθεί το δεύτερο σε κατεύθυνση σε ορθή γωνία προς τη δική του κατεύθυνση.

Αγγλικός επιστήμονας Μιχαήλ Φαραντάι (1791-1867) στην Royal Society στο Λονδίνο ανέπτυξε την ιδέα ενός ηλεκτρικού πεδίου και μελέτησε την επίδραση των ρευμάτων στους μαγνήτες. Η έρευνά του διαπίστωσε ότι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργήθηκε γύρω από έναν αγωγό έφερε ένα συνεχές ρεύμα, δημιουργώντας έτσι τη βάση για την έννοια του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στη φυσική. Ο Faraday διαπίστωσε επίσης ότι ο μαγνητισμός θα μπορούσε να επηρεάσει τις ακτίνες του φωτός και ότι υπήρχε μια υποκείμενη σχέση μεταξύ των δύο φαινομένων. Ομοίως ανακάλυψε τις αρχές της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής και του διαμαγνητισμού και τους νόμους της ηλεκτρόλυσης.

James Clerk Maxwell (1831-1879), σκωτσέζος φυσικός και μαθηματικός, αναγνώρισε ότι οι διεργασίες ηλεκτρομαγνητισμού θα μπορούσαν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας τα μαθηματικά. Ο Maxwell δημοσίευσε το 1873 με τίτλο "Treatise on Electricity and Magnetism", στο οποίο συνοψίζει και συνθέτει τις ανακαλύψεις των Coloumb, Oersted, Ampere, Faraday σε τέσσερις μαθηματικές εξισώσεις. Οι εξισώσεις Maxwell χρησιμοποιούνται σήμερα ως βάση της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας. Ο Maxwell προβλέπει τις συνδέσεις μαγνητισμού και ηλεκτρικής ενέργειας που οδηγούν άμεσα στην πρόβλεψη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Ο γερμανός φυσικός Heinrich Hertz απέδειξε ότι η θεωρία των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων του Maxwell ήταν σωστή και κατά τη διάρκεια της διαδικασίας δημιούργησε και ανίχνευσε ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Ο Hertz δημοσίευσε το έργο του σε ένα βιβλίο, "Ηλεκτρικά κύματα: Έρευνες για την εξάπλωση της ηλεκτρικής ενέργειας Με την πεπερασμένη ταχύτητα μέσω του διαστήματος. "Η ανακάλυψη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων οδήγησε στην ανάπτυξη της ραδιόφωνο. Η μονάδα συχνότητας των κυμάτων που μετρήθηκε σε κύκλους ανά δευτερόλεπτο ονομάστηκε "hertz" προς τιμήν του.

Το 1895, ο Ιταλός εφευρέτης και ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Guglielmo Marconi έβαλαν την ανακάλυψη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στην πρακτική χρήση στέλνοντας μηνύματα σε μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιώντας ραδιοφωνικά σήματα, επίσης γνωστά ως "ασύρματα". Ήταν γνωστός για την πρωτοποριακή του δουλειά για τη ραδιοφωνική μετάδοση μεγάλων αποστάσεων και την ανάπτυξη του νόμου του Marconi και ενός ραδιοτηλεγραφικού Σύστημα. Συχνά πιστώνεται ως εφευρέτης του ραδιοφώνου και μοιράστηκε το 1909 Βραβείο Νόμπελ στη Φυσική με τον Karl Ferdinand Braun "σε αναγνώριση της συμβολής τους στην ανάπτυξη της ασύρματης τηλεγραφίας".

• "André Marie Ampère"Πανεπιστήμιο St. Andrews. 1998. Ιστός. 10 Ιουνίου 2018.
• "Ο Μπέντζαμιν Φράνκλιν και το Πείραμα Κίτρινο"Το Ινστιτούτο Franklin. Ιστός. 10 Ιουνίου 2018.
• "Νόμος του Coulomb"Η τάξη της φυσικής. Ιστός. 10 Ιουνίου 2018.
• "De Magnete"Ο ιστοχώρος William Gilbert. Ιστός. 10 Ιουνίου 2018.
• "Ιούλιος 1820: Οριζόντια και ηλεκτρομαγνητισμός."Αυτό το μήνα στην Ιστορία της Φυσικής, APS News. 2008. Ιστός. 10 Ιουνίου 2018.
• O'Grady, Patricia. "Ο Θάλης της Μιλήτου (περ. 620 B.C.E.-c. 546 Β.C.E.)"Εγκυκλοπαίδεια Διαδικτύου της Φιλοσοφίας. Ιστός. 10 Ιουνίου 2018
• Σίλβερμαν, Σούζαν. "Πύσσα, Κίνα, 200 π.Χ."Smith College. Ιστός. 10 Ιουνίου 2018.