Γνωρίστε τους πρωτοπόρους του ηλεκτρομαγνητισμού

Ηλεκτρομαγνητισμός είναι ένα πεδίο φυσικής που περιλαμβάνει τη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, ενός τύπου φυσικής αλληλεπίδρασης που συμβαίνει μεταξύ ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδια. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη παράγει συνήθως ηλεκτρομαγνητικά πεδία, όπως ηλεκτρικά πεδία, μαγνητικά πεδία και φως. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη είναι μια από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις (κοινώς ονομαζόμενες δυνάμεις) στη φύση. Οι άλλες τρεις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις είναι η ισχυρή αλληλεπίδραση, η ασθενής αλληλεπίδραση και η βαρύτητα.

Μέχρι το 1820, ο μόνος γνωστός μαγνητισμός ήταν αυτός των μαγνητών σιδήρου και των "πλακόστρωτων" φυσικούς μαγνήτες μεταλλεύματος πλούσιου σε σίδηρο. Πιστεύεται ότι το εσωτερικό της Γης ήταν μαγνητισμένο με τον ίδιο τρόπο, και οι επιστήμονες ήταν πολύ προβληματισμένοι όταν το βρήκαν αυτό η κατεύθυνση της βελόνας της πυξίδας σε οποιαδήποτε θέση μετατοπίστηκε αργά, δεκαετία κατά δεκαετία, γεγονός που υποδηλώνει μια αργή παραλλαγή της μαγνητικής γης πεδίο.

Πώς μπορεί ένας μαγνήτης σιδήρου να παράγει τέτοιες αλλαγές; Edmond Halley (της φήμης του κομήτη) πρότεινε με έξυπνο τρόπο ότι η Γη περιείχε ένα αριθμό σφαιρικών κελυφών, το ένα μέσα στο άλλο, το καθένα μαγνητισμένο διαφορετικά, το καθένα αργά περιστρέφοντας σε σχέση με τους άλλους.

Ο Hans Christian Oersted ήταν καθηγητής της επιστήμης στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης. Το 1820 οργάνωσε στο σπίτι του μια επιστημονική διαδήλωση σε φίλους και μαθητές. Σχεδίαζε να αποδείξει τη θέρμανση ενός σύρματος από ένα ηλεκτρικό ρεύμα και επίσης να πραγματοποιήσει επιδείξεις μαγνητισμού, για τις οποίες προσέφερε μια βελόνα πυξίδας τοποθετημένη σε ξύλινη βάση.

Κατά την εκτέλεση της ηλεκτρικής διαδήλωσης, Oersted σημείωσε προς έκπληξή του ότι κάθε φορά το ηλεκτρικό ρεύμα ήταν ενεργοποιημένη, η βελόνα της πυξίδας κινήθηκε. Συνέχισε να ηρεμεί και τελείωσε τις διαδηλώσεις, αλλά τους επόμενους μήνες δούλεψε σκληρά προσπαθώντας να βγάλει νόημα από το νέο φαινόμενο.

Ωστόσο, ο Oersted δεν μπόρεσε να εξηγήσει γιατί. Η βελόνη δεν προσελκύστηκε από το σύρμα ούτε απωθήθηκε από αυτό. Αντ 'αυτού, έτεινε να στέκεται σε ορθή γωνία. Τελικά, δημοσίευσε τα ευρήματά του χωρίς καμία εξήγηση.

Ο Andre Marie Ampere στη Γαλλία θεώρησε ότι εάν ένα ρεύμα σε ένα σύρμα ασκούσε μαγνητική δύναμη σε ένα πυξίδα βελόνα, δύο τέτοια σύρματα πρέπει επίσης να αλληλεπιδρούν μαγνητικά. Σε μια σειρά έξυπνων πειραμάτων, ο Andre Marie Ampere έδειξε ότι αυτή η αλληλεπίδραση ήταν απλή και θεμελιώδης: προσδίδουν παράλληλα (ευθεία) ρεύματα, απωθούν τα αντιπαράλληλα ρεύματα. Η δύναμη μεταξύ δύο μεγάλων ευθύγραμμων παράλληλων ρευμάτων ήταν αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση μεταξύ τους και ανάλογη με την ένταση του ρεύματος που ρέει σε κάθε μία.

Έτσι υπήρχαν δύο είδη δυνάμεων που συνδέονταν με ηλεκτρικό και μαγνητικό ηλεκτρισμό. Το 1864, James Clerk Maxwell κατέδειξε μια λεπτή σχέση μεταξύ των δύο τύπων δύναμης, αναπάντεχα με την ταχύτητα του φωτός. Από αυτή τη σχέση προέκυψε η ιδέα ότι το φως ήταν ένα ηλεκτρικό φαινόμενο, η ανακάλυψη των ραδιοκυμάτων, η Θεωρία της σχετικότητας και μια μεγάλη φυσική σήμερα.