kategorier: Udvalgte artikler » Interessante fakta
Antal visninger: 10237
Kommentarer til artiklen: 2
Magnetisme - Fra Thales til Maxwell
Tusind år før de første observationer af elektriske fænomener er menneskeheden allerede begyndt at ophobes viden om magnetisme. Og kun for fire hundrede år siden, da dannelsen af fysik som videnskab lige var begyndt, adskilte forskere stoffernes magnetiske egenskaber fra deres elektriske egenskaber, og først derefter begyndte de at studere dem uafhængigt. Dette lagde det eksperimentelle og teoretiske fundament, der blev grundlaget for e i midten af det 19. århundredeteori om elektriske og magnetiske fænomener.
Det ser ud til, at de usædvanlige egenskaber ved magnetisk jernmalm var kendt så langt tilbage som bronzealderen i Mesopotamia. Og efter begyndelsen af udviklingen af jernmetallurgi bemærkede folk, at det tiltrækker jernprodukter. Den gamle græske filosof og matematiker Thales fra byen Miletus (640-546 f.Kr.) tænkte også over grundene til denne attraktion, han tilskrev denne attraktion til animationen af mineralet.
Græske tænkere forestillede sig, hvordan usynlige par omslutter magnetit og jern, hvordan disse par tiltrækker stoffer til hinanden. Ordet "Magnet" det kunne ske navnet på byen Magnesia-u-Sipila i Lilleasien, nær hvilken magnetit lå. En af sagnene siger, at hyrden Magnis på en eller anden måde dukkede op med sine får ved siden af klippen, som trak jernspidsen på hans stab og støvler til ham.
I den gamle kinesiske afhandling "Spring and Autumn Records of Master Liu" (240 f.Kr.) nævnes egenskaben til magnetit til at tiltrække jern til sig selv. Efter hundrede år bemærkede kineserne, at magnetit ikke tiltrækker kobber eller keramik. I det 7.-8. Århundrede bemærkede de, at en magnetiseret jernnål, der frit ophænger, drejer mod nordstjernen.
Så i anden halvdel af det 11. århundrede begyndte man at fremstille marine kompasser i Kina, som europæiske sejlere beherskede kun hundrede år efter kineserne. Derefter har kineserne allerede opdaget evnen af en magnetiseret nål til at afvige i retning øst for nord, og således opdaget magnetisk deklination, foran europæiske sejlere i dette, der først nåede til det 15. århundrede til den nøjagtige konklusion.
I Europa var den første, der beskrev egenskaber ved naturlige magneter, filosofen fra Frankrig, Pierre de Maricourt, som i 1269 tjenestegjorde i hæren fra den sicilianske konge Charles af Anjou. Under belejringen af en af de italienske byer sendte han en ven til Picardy et dokument, der faldt ned i videnskabshistorien under navnet "Brev om en magnet", hvor han fortalte om sine eksperimenter med magnetisk jernmalm.
Marikur bemærkede, at der i ethvert stykke magnetit er to områder, der tiltrækker jern især stærkt. Han bemærkede her en lighed med himmelkuglenes poler, så han lånte deres navne for at indikere områderne med den maksimale magnetiske kraft. Derefter begyndte traditionen at kalde magnetpolene syd- og nordmagnetiske poler.
Marikur skrev, at hvis du deler et stykke magnetit i to dele, så vil hvert fragment have sine egne poler.
Marikur forbandt for første gang virkningen af frastødning og tiltrækning af magnetiske poler med vekselvirkningen af modsatte (syd og nord) eller poler med samme navn. Marikur betragtes med rette som pioner for den europæiske eksperimentelle videnskabelige skole, hans notater om magnetisme blev gengivet i snesevis af lister, og med fremkomsten af trykning blev de udgivet i form af en brochure. De blev citeret af mange naturforskere indtil det 17. århundrede.
Med svært var Marikura også godt kendt med den engelske naturforsker, videnskabsmand og læge William Hilbert. I 1600 udgav han værket "På en magnet, magnetiske kropper og en stor magnet - Jorden."I dette arbejde citerede Hilbert al den information, der var kendt på det tidspunkt om egenskaberne ved naturlige magnetiske materialer og magnetiseret jern, og beskrev også sine egne eksperimenter med en magnetkugle, hvor han gengiver en model for jordmagnetisme.
Især konstaterede han eksperimentelt, at ved begge poler i den "lille jord" roterer kompasnålen vinkelret på dens overflade, den er installeret parallelt ved ækvator, og ved midterste breddegrader drejes den til en mellemstilling. På denne måde kunne Hilbert simulere den magnetiske hældning, der var kendt i Europa i mere end 50 år (i 1544 blev den beskrevet af George Hartmann, en mekaniker fra Nürnberg).
Hilbert gengav også den geomagnetiske deklination, som han ikke tilskrev ballens perfekt glatte overflade, men i planetarisk skala forklarede han denne effekt ved tiltrækning mellem kontinenterne. Han opdagede, hvor stærkt opvarmet jern mister sine magnetiske egenskaber, og gendanner dem, når de afkøles. Endelig var Hilbert den første til klart at skelne mellem en magnetiske tiltrækning og tiltrækningen af rav gniddet med uld, som han kaldte elektrisk kraft. Det var et virkelig innovativt arbejde, værdsat af både samtidige og efterkommere. Hilbert opdagede, at Jorden med rette ville blive betragtet som en "stor magnet."
Indtil starten af 1800-tallet fremskred magnetismevidenskaben meget lidt. I 1640 forklarede Benedetto Castelli, en studerende ved Galileo, tiltrækningen af magnetit med de mange meget små magnetiske partikler, der udgør den.
I 1778 bemærkede Sebald Brugmans, en indfødt fra Holland, hvordan vismut og antimon frastødde polerne i en magnetisk nål, som var det første eksempel på et fysisk fænomen, som Faraday senere ville kalde diamagnetisme.
Charles-Augustin Coulomb i 1785 beviste det gennem nøjagtige målinger af en torsionsbalance kraften i vekselvirkningen af magnetpolerne med hinanden er omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem polerne - lige så nøjagtig som samspillet mellem elektriske ladninger.
Siden 1813 har den danske fysiker Oersted flittigt forsøgt at eksperimentelt etablere en forbindelse mellem elektricitet og magnetisme. Forskeren brugte kompasser som indikatorer, men i lang tid kunne han ikke nå målet, fordi han forventede, at den magnetiske kraft var parallel med strømmen og placerede den elektriske ledning i rette vinkler på kompasnålen. Pilen reagerede ikke på forekomsten af strøm.
I foråret 1820, under et af forelæsningerne, trak Oersted ledningen parallelt med pilen, og det er ikke klart, hvad der førte ham til denne idé. Og så svingede pilen. Oersted af en eller anden grund stoppede eksperimenterne i flere måneder, hvorefter han vendte tilbage til dem og indså, at "den magnetiske effekt af den elektriske strøm styres langs cirklerne, der omgiver denne strøm."
Konklusionen var paradoksal, for før manifesterede de roterende kræfter sig hverken i mekanik eller andre steder i fysik. Oersted skrev en artikel, hvor han skitserede sine fund og aldrig var engageret i elektromagnetisme.
I efteråret samme år begyndte franskmanden Andre-Marie Ampère eksperimenter. Først og fremmest, efter at have gentaget og bekræftet resultaterne og konklusionerne fra Oersted, opdagede han i begyndelsen af oktober tiltrækning af ledere, hvis strømningerne i dem er rettet på samme måde, og frastødelse, hvis strømmen er modsat.
Ampère studerede også samspillet mellem ikke-parallelle ledere med strøm, hvorefter han beskrev det med en formel kaldet senere Ampere's lov. Videnskabsmanden viste også, at de opviklede ledninger med strøm roterer under påvirkning af et magnetfelt, som det sker med kompasnålen.
Til sidst fremsatte han hypotesen om molekylstrømme, hvorefter der inden i de magnetiserede materialer er kontinuerlige mikroskopiske cirkulære strømme parallelle med hinanden, hvilket forårsager materialernes magnetiske virkning.
Samtidig afledte Bio og Savard i fællesskab en matematisk formel, der tillader beregning af intensiteten af det DC-magnetiske felt.
Og i slutningen af 1821 lavede Michael Faraday, der allerede arbejdede i London, en enhed, i hvilken en nuværende leder roterede omkring en magnet, og en anden magnet roterede omkring en anden leder.
Faraday antydede, at både magneten og tråden er indhyllet i koncentriske kraftlinier, der bestemmer deres mekaniske virkning.
Med tiden blev Faraday overbevist om den fysiske virkelighed af magnetiske kraftlinjer. I slutningen af 1830'erne var videnskabsmanden allerede klar over, at energien fra både permanente magneter og strømledere var fordelt i det rum, der omgiver dem, som var fyldt med magnetiske kraftledninger. I august 1831 til forskeren formået at få magnetisme til at generere en elektrisk strøm.
Enheden bestod af en jernring med to modsatte viklinger placeret på den. Den første vikling kunne kortsluttes til et elektrisk batteri, og den anden blev tilsluttet en leder placeret over pilen på det magnetiske kompas. Når en jævn strøm løb gennem ledningen i den første spole, ændrede pilen ikke sin position, men begyndte at svinge i øjeblikket, hvor den blev slukket og tændt.
Faraday konkluderede, at der på disse øjeblikke i ledningen til den anden vikling var elektriske impulser forbundet med forsvinden eller udseendet af magnetfeltlinjer. Han opdagede det årsagen til den voksende elektromotoriske kraft er en ændring i magnetfeltet.
I november 1857 skrev Faraday et brev til Skotland til professor Maxwell med en anmodning om at give en matematisk form til viden om elektromagnetisme. Maxwell opfyldte anmodningen. Begrebet elektromagnetisk felt fandt et sted i 1864 i hans erindringer.
Maxwell introducerede udtrykket “felt” for at henvise til den del af rummet, der omgiver og indeholder kroppe, der er i magnetisk eller elektrisk tilstand, og han understregede, at dette rum i sig selv kan være tomt og fyldt med absolut enhver form for stof, men feltet vil stadig have stedet.
I 1873 udgav Maxwell The Treatise on Electricity and Magnetism, hvor han introducerede et ligningssystem, der kombinerer elektromagnetiske fænomener. Han gav dem navnet på de generelle ligninger i det elektromagnetiske felt, og indtil i dag kaldes de Maxwells ligninger. I henhold til Maxwells teori magnetisme er en speciel form for interaktion mellem elektriske strømme. Dette er det fundament, hvorpå alle teoretiske og eksperimentelle værker relateret til magnetisme er bygget.
Læs også om dette emne:Induktorer og magnetiske felter
Se også på elektrohomepro.com
: