categorii: Articole prezentate » Fapte interesante
Număr de vizualizări: 10237
Comentarii la articol: 2

Magnetism - De la Thales la Maxwell

 

Magnetism - De la Thales la MaxwellCu o mie de ani înainte de primele observații ale fenomenelor electrice, umanitatea a început deja să se acumuleze cunoașterea magnetismului. Și abia acum patru sute de ani, când formarea fizicii ca știință abia începea, cercetătorii au separat proprietățile magnetice ale substanțelor de proprietățile lor electrice și abia după aceea au început să le studieze independent. Aceasta a pus bazele experimentale și teoretice, care au devenit fundamentul e până la jumătatea secolului XIXteoria fenomenelor electrice și magnetice.

Se pare că proprietățile neobișnuite ale minereului magnetic de fier erau cunoscute încă din epoca bronzului în Mesopotamia. Și după începutul dezvoltării metalurgiei fierului, oamenii au observat că atrage produsele din fier. Vechiul filozof și matematician grec Thales din orașul Milet (640-546 î.Hr.) s-a gândit și la motivele acestei atracții, el a atribuit această atracție animării mineralului.

Thales din Milet

Gânditorii greci și-au imaginat cum perechile invizibile înfășoară magnetite și fier, cum aceste perechi atrag substanțe unele de altele. Cuvântul "Magnet" s-ar putea întâmpla numele orașului Magnesia-u-Sipila din Asia Mică, lângă care se afla magnetita. Una dintre legende spune că ciobanul Magnis a apărut cumva cu oile sale lângă stâncă, care au tras vârful de fier al personalului său și cizmele la el.

În tratatul chinez antic „Înregistrările de primăvară și toamnă ale maestrului Liu” (240 î.e.n.), se menționează proprietatea magnetitei de a atrage fierul în sine. După o sută de ani, chinezii au observat că magnetita nu atrage cupru sau ceramică. În secolele 7-8, au observat că un ac de fier magnetizat, suspendat liber, se întoarce spre Steaua Nordului.

Deci, în a doua jumătate a secolului al XI-lea, în China au început să se facă busole marine, pe care marinarii europeni le-au stăpânit la doar o sută de ani după chinezi. Apoi, chinezii au descoperit deja capacitatea unui ac magnetizat de a se abate în direcția est de nord și astfel au descoperit declinarea magnetică, în fața marinarilor europeni în acest sens, care au ajuns la acea concluzie abia în secolul al XV-lea.

busolă

În Europa, primul care descrie proprietățile magneților naturali a fost filosoful din Franța, Pierre de Maricourt, care în 1269 a slujit în armata regelui sicilian Charles de Anjou. În timpul asediului unuia dintre orașele italiene, el a trimis unui prieten lui Picardie un document care a trecut în istoria științei sub numele „Scrisoare despre un magnet”, unde a vorbit despre experimentele sale cu minereu magnetic de fier.

Marikur a menționat că în orice bucată de magnetit există două zone care atrag fierul în mod deosebit de puternic. El a observat în această asemănare cu polii sferei cerești, așa că a împrumutat numele lor pentru a indica zonele de forță magnetică maximă. De acolo tradiția a început să numească polii magneților poli magnetici sud și nord.

Marikur a scris că dacă spargi orice bucată de magnetită în două părți, atunci fiecare pol va avea propriii poli.

Materiale magnetice

Marikur a conectat pentru prima dată efectul repulsiei și atracției polilor magnetici cu interacțiunea opusă (sud și nord) sau poli cu același nume. Marikur este considerat pe bună dreptate pionierul școlii științifice experimentale europene, notele sale despre magnetism au fost reproduse în zeci de liste, iar odată cu apariția tipăririi, au fost publicate sub formă de broșură. Au fost citați de mulți naturaliști până în secolul al XVII-lea.

Cu dificultate, Marikura a fost bine cunoscut și cu naturalistul, omul de știință și medicul englez William Hilbert. În 1600, a publicat lucrarea Pe magnet, corpuri magnetice și marele magnet - Pământul.În această lucrare, Hilbert a citat toate informațiile cunoscute la acea vreme despre proprietățile materialelor magnetice naturale și a fierului magnetizat și, de asemenea, și-a descris propriile experimente cu o bilă magnetică, în care a reprodus modelul magnetismului terestru.

William Hilbert

În special, el a stabilit experimental că la ambii poli ai „pământului mic” acul busolei se rotește perpendicular pe suprafața sa, este instalat la ecuator în paralel, iar la latitudinile medii este rotit într-o poziție intermediară. În acest fel, Hilbert a putut simula înclinația magnetică, cunoscută în Europa de mai bine de 50 de ani (în 1544 a fost descrisă de George Hartmann, un mecanic din Nürnberg).

Hilbert a reprodus, de asemenea, declinul geomagnetic, pe care l-a atribuit nu suprafeței perfect netede a mingii, dar, la scară planetară, a explicat acest efect prin atracția dintre continente. El a descoperit cât fierul puternic încălzit își pierde proprietățile magnetice, iar atunci când este răcit, le reface. În cele din urmă, Hilbert a fost primul care a făcut o distincție clară între atracția unui magnet și atracția de chihlimbar frecat cu lână, pe care a numit-o forța electrică. A fost o lucrare cu adevărat inovatoare, apreciată atât de contemporani cât și de descendenți. Hilbert a descoperit că Pământul va fi considerat pe bună dreptate un „magnet mare”.

Gilbert Land

Până la începutul secolului al XIX-lea, știința magnetismului a avansat foarte puțin. În 1640, Benedetto Castelli, student la Galileo, a explicat atracția magnetitei cu numeroasele particule magnetice foarte mici care o compun.

În 1778, Sebald Brugmans, originar din Olanda, a observat cum bismutul și antimoniu au respins polii unui ac magnetic, care a fost primul exemplu de fenomen fizic pe care Faraday îl va numi mai târziu. diamagnetism.

Charles-Augustin Coulomb în 1785, prin măsurători exacte pe un echilibru de torsiune, a dovedit că forța de interacțiune a polilor magnetici unul cu celălalt este invers proporțională cu pătratul distanței dintre poli - la fel de exactă ca forța de interacțiune a sarcinilor electrice.

Începând cu 1813, fizicianul danez Oersted încearcă cu sârguință să stabilească experimental o legătură între electricitate și magnetism. Cercetătorul a folosit busole ca indicatoare, însă nu a putut atinge mult timp, deoarece se aștepta că forța magnetică este paralelă cu curentul și a așezat firul electric în unghi drept cu acul busolei. Săgeata nu a reacționat la apariția curentului.

Oersted

În primăvara anului 1820, în timpul uneia dintre prelegeri, Oersted a tras sârma paralelă cu săgeata și nu este clar ce l-a dus la această idee. Și așa săgeata se balansă. Oersted, din anumite motive, a oprit experimentele timp de câteva luni, după care s-a întors la ele și și-a dat seama că „efectul magnetic al curentului electric este direcționat de-a lungul cercurilor care înconjoară acest curent”.

Experiența lui Oersted

Concluzia a fost paradoxală, deoarece, înainte, forțele rotative nu se manifestau nici în mecanică, nici în altă parte în fizică. Oersted a scris un articol în care a prezentat concluziile sale și nu a mai fost angajat în electromagnetism.

În toamna aceluiași an, francezul Andre-Marie Ampère a început experimentele. În primul rând, după ce a repetat și confirmat rezultatele și concluziile Oersted, la începutul lunii octombrie a descoperit atracția conductorilor dacă curenții din ei sunt direcționați în același mod și repulsia dacă curenții sunt opuși.

Andre-Marie Ampere

Ampère a studiat, de asemenea, interacțiunea dintre conductoarele non-paralele cu curentul, după care a descris-o cu o formulă numită ulterior Legea lui Ampere. De asemenea, omul de știință a arătat că firele împrăștiate cu curent se rotesc sub influența unui câmp magnetic, așa cum se întâmplă cu acul busolei.

În cele din urmă, el a prezentat ipoteza curenților moleculari, conform cărora în interiorul materialelor magnetizate există curenți circulari microscopici continui paraleli între ei, care determină acțiunea magnetică a materialelor.

În același timp, Bio și Savard au derivat împreună o formulă matematică care permite calcularea intensității câmpului magnetic DC.

Și astfel, până la sfârșitul anului 1821, Michael Faraday, care lucra deja la Londra, a creat un dispozitiv în care un conductor cu curent se rotea în jurul unui magnet, iar un alt magnet se rotea în jurul unui alt conductor.

Michael Faraday

Faraday a sugerat că atât magnetul cât și sârma sunt învăluite în linii concentrice de forță, care determină efectul lor mecanic.

În timp, Faraday a devenit convins de realitatea fizică a liniilor magnetice de forță. Până la sfârșitul anilor 1830, savantul era deja clar că energia atât a magneților permanenți cât și a conductoarelor de curent era distribuită în spațiul din jurul lor, care era umplut cu linii de forță magnetice. În august 1831 cercetătorului a reușit să obțină magnetism pentru a genera un curent electric.

Dispozitivul era format dintr-un inel de fier cu două înfășurări opuse amplasate pe el. Prima înfășurare poate fi scurtată la o baterie electrică, iar a doua a fost conectată la un conductor plasat deasupra săgeții busolei magnetice. Când un curent direct curgea prin firul primei bobine, săgeata nu și-a schimbat poziția, dar a început să se balanseze în momentele de oprire și pornire.

Faraday a ajuns la concluzia că în aceste momente în firul celei de-a doua înfășurări există impulsuri electrice asociate cu dispariția sau apariția liniilor de câmp magnetic. El a făcut descoperirea că cauza forței electromotoare emergente este o schimbare a câmpului magnetic.

În noiembrie 1857, Faraday a scris o scrisoare către Scoția profesorului Maxwell cu o solicitare de a da o formă matematică cunoașterii electromagnetismului. Maxwell a îndeplinit cererea. Conceptul de câmp electromagnetic a găsit un loc în 1864 în memoriile sale.

Maxwell a introdus termenul „câmp” pentru a face referire la partea din spațiul care înconjoară și conține corpuri care se află într-o stare magnetică sau electrică și a subliniat că acest spațiu în sine poate fi gol și umplut cu absolut orice fel de materie, dar câmpul va avea în continuare locul.

maxwell

În 1873, Maxwell a publicat A Treatise on Electricity and Magnetism, unde a introdus un sistem de ecuații care combină fenomenele electromagnetice. El le-a dat numele ecuațiilor generale ale câmpului electromagnetic și până în ziua de azi sunt numite ecuațiile lui Maxwell. Conform teoriei lui Maxwell magnetismul este un tip special de interacțiune între curenții electrici. Acesta este fundamentul pe care sunt construite toate lucrările teoretice și experimentale legate de magnetism.

Citiți și pe acest subiect:Inductoare și câmpuri magnetice

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Câmpul magnetic al Pământului
  • Inductoare și câmpuri magnetice
  • Natura magnetismului (Kaganov M.I., Tsukernik V.M.)
  • Inductoare și câmpuri magnetice. Partea 2. Inducția electromagnetică ...
  • Standardul wireless Qi Power Power

  •  
     
    Comentarii:

    # 1 a scris: Vadim | [Cite]

     
     

    Magnetismul sau atracția a două obiecte este un lucru foarte amuzant. În copilărie, fagurii erau adesea frecați de păr, magnetizându-l astfel și care atrăgeau bucăți de hârtie în sine. Sau un băț de abanos ...

    Și cu magneții înșiși era în general interesant să te încurci. Desigur, oamenii de știință nu au putut ignora acest fenomen. A fost interesant și informativ să citiți istoria evenimentelor.

     
    Comentarii:

    # 2 a scris: Natalia | [Cite]

     
     

    Foarte misto si informativ. Mulțumesc foarte mult, doar la școală trecem prin magnetism, articolul a venit la îndemână: 3