kategória: Najlepšie články » Zaujímavé fakty
Počet zobrazení: 10237
Komentáre k článku: 2
Magnetizmus - od Thálesa k Maxwellovi
Tisíce rokov pred prvými pozorovaniami elektrických javov sa ľudstvo už začalo hromadiť znalosť magnetizmu, A len pred štyrmi sto rokmi, keď sa formovanie fyziky ako veda práve začalo, vedci oddelili magnetické vlastnosti látok od ich elektrických vlastností a až potom ich začali samostatne študovať. To položilo experimentálny a teoretický základ, ktorý sa stal základom e v polovici 19. storočiateória elektrických a magnetických javov.
Zdá sa, že neobvyklé vlastnosti magnetickej železnej rudy boli známe už v dobe bronzovej v Mezopotámii. A po začiatku vývoja metalurgie železa si ľudia všimli, že priťahuje železné výrobky. Staroveký grécky filozof a matematik Thales z mesta Miletus (640 - 546 pred Kristom) tiež premýšľal o dôvodoch tejto príťažlivosti, túto príťažlivosť pripisoval animácii nerastu.
Grécki myslitelia si predstavovali, ako neviditeľné páry obklopujú magnetit a železo, ako tieto páry navzájom priťahujú látky. Slovo "Magnet" mohlo sa to stať názvom mesta Magnesia-u-Sipila v Malej Ázii, v blízkosti ktorého leží magnetit. Jedna z povestí hovorí, že pastier Magnis sa nejako objavil so svojimi ovcami vedľa skaly, ktorá mu pritiahla železnú špičku jeho palice a topánky k nemu.
V starovekej čínskej pojednávaní „Jarné a jesenné záznamy Majstra Liu“ (240 pred Kr.) Sa spomína vlastnosť magnetitu priťahovať železo. O sto rokov neskôr Číňania poznamenali, že magnetit nepriťahuje meď alebo keramiku. V 7. až 8. storočí si všimli, že magnetizovaná železná ihla, ktorá je voľne zavesená, sa otáča smerom k severnej hviezde.
V druhej polovici 11. storočia sa začali v Číne vyrábať morské kompasy, ktoré európski námorníci ovládali len sto rokov po Číňanoch. Potom Číňania už objavili schopnosť magnetizovanej ihly odchýliť sa smerom na sever od severu, a tak objavili magnetickú deklináciu pred európskymi námorníkmi, ktorí k tomuto záveru dospeli až v 15. storočí.
Prvým, kto v Európe opísal vlastnosti prírodných magnetov, bol filozof z Francúzska Pierre de Maricourt, ktorý v roku 1269 pôsobil v armáde sicílskeho kráľa Karola Anjou. Počas obliehania jedného z talianskych miest poslal kamarátovi do Pikardie priateľa dokument, ktorý spadol do dejín vedy pod názvom „List o magnete“, kde hovoril o svojich pokusoch s magnetickou železnou rudou.
Marikur poznamenal, že v každom kuse magnetitu existujú dve oblasti, ktoré obzvlášť silne priťahujú železo. V tejto podobnosti si všimol póly nebeskej sféry, takže si požičal ich mená, ktoré označujú oblasti maximálnej magnetickej sily. Odtiaľ tradícia začala nazývať póly magnetov južné a severné magnetické póly.
Marikur napísal, že ak rozdelíte nejaký magnetit na dve časti, potom bude mať každý pól vlastné póly.
Marikur prvýkrát spojil účinok odporu a príťažlivosti magnetických pólov s interakciou opačného (južného a severného) alebo pólov rovnakého mena. Marikur sa právom považuje za priekopníka európskej experimentálnej vedeckej školy, jeho poznámky o magnetizme boli reprodukované v desiatkach zoznamov as príchodom tlače boli uverejnené vo forme brožúry. Mnohí prírodovedci ich citovali až do 17. storočia.
S ťažkosťami bola Marikura dobre oboznámená aj s anglickým prírodovedcom, vedcom a lekárom Williamom Hilbertom. V roku 1600 publikoval dielo o magnetoch, magnetických telesách a veľkomagnete - Zemi.V tejto práci Hilbert citoval všetky informácie známe v tom čase o vlastnostiach prírodných magnetických materiálov a magnetizovaného železa a tiež opísal svoje vlastné experimenty s magnetickou guľou, v ktorej reprodukoval model pozemského magnetizmu.
Experimentálne najmä zistil, že na obidvoch póloch „malej zeme“ sa ihla kompasu otáča kolmo na jej povrch, je nainštalovaná v rovníku rovnobežne a v stredných zemepisných šírkach je otáčaná do medzipolohy. Týmto spôsobom bol Hilbert schopný simulovať magnetický sklon, ktorý bol v Európe známy už viac ako 50 rokov (v roku 1544 ho opísal norimberský mechanik George Hartmann).
Hilbert tiež reprodukoval geomagnetickú deklináciu, ktorú nepripisoval dokonale hladkému povrchu lopty, ale na planetárnom meradle vysvetlil tento efekt príťažlivosťou medzi kontinentmi. Objavil, ako silno zahrievané železo stráca svoje magnetické vlastnosti, a keď sa ochladí, obnoví ich. Nakoniec bol Hilbert prvý, kto jasne rozlíšil príťažlivosť magnetu a príťažlivosť jantáru, ktoré bolo pretrené vlnou, ktorú nazval elektrickou silou. Jednalo sa o skutočne inovatívne dielo, ocenené súčasníkmi aj potomkami. Hilbert zistil, že Zem bude právom považovaná za „veľký magnet“.
Až do začiatku 19. storočia veda o magnetizme pokročila veľmi málo. V roku 1640 Benedetto Castelli, študent Galilea, vysvetlil príťažlivosť magnetitu s mnohými veľmi malými magnetickými časticami, ktoré ho tvoria.
V roku 1778 si Sebald Brugmans, rodák z Holandska, všimol, ako bizmut a antimón odpudzujú póly magnetickej ihly, čo bol prvý príklad fyzikálneho javu, ktorý Faraday neskôr nazval diamagnetism.
Charles-Augustin Coulomb v roku 1785 to potvrdil presnými meraniami torznej rovnováhy sila vzájomného pôsobenia magnetických pólov je nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi pólmi - rovnako presné ako sila pôsobenia elektrických nábojov.
Od roku 1813 sa dánsky fyzik Oersted usilovne snaží experimentálne nadviazať spojenie medzi elektrinou a magnetizmom. Výskumník používal kompasy ako indikátory, ale dlho nemohol dosiahnuť cieľ, pretože očakával, že magnetická sila je rovnobežná s prúdom, a umiestnil elektrický drôt v pravom uhle k ihle kompasu. Šípka nereagovala na výskyt prúdu.
Na jar 1820, počas jednej z prednášok, Oersted vytiahol drôt rovnobežne so šípkou a nie je jasné, čo ho viedlo k tejto myšlienke. A tak sa šípka otočila. Oersted z nejakého dôvodu experimenty zastavil na niekoľko mesiacov, potom sa k nim vrátil a uvedomil si, že „magnetický účinok elektrického prúdu je nasmerovaný pozdĺž kruhov obklopujúcich tento prúd“.
Záver bol paradoxný, pretože predtým sa rotujúce sily neprejavili ani v mechanike, ani inde vo fyzike. Oersted napísal článok, v ktorom načrtol svoje zistenia a už sa nikdy nezaoberal elektromagnetizmom.
Na jeseň toho istého roku začali experimentovať Francúzi Andre-Marie Ampère. V prvom rade, po opakovaní a potvrdení výsledkov a záverov Oersted, začiatkom októbra objavil príťažlivosť vodičov, ak sú prúdy v nich nasmerované rovnakým spôsobom, a odpor, ak sú prúdy opačné.
Ampère tiež študoval interakciu medzi nerovnobežnými vodičmi s prúdom, potom ich opísal pomocou vzorca nazvaného neskôr Ampérov zákon. Vedec tiež ukázal, že stočené drôty s prúdom rotujú pod vplyvom magnetického poľa, ako sa to deje s ihlou kompasu.
Nakoniec predložil hypotézu o molekulárnych prúdoch, podľa ktorých vo vnútri magnetizovaných materiálov sú navzájom kontinuálne mikroskopické kruhové prúdy, ktoré spôsobujú magnetické pôsobenie materiálov.
Bio a Savard súčasne vyvinuli matematický vzorec, ktorý umožňuje vypočítať intenzitu magnetického poľa DC.
A tak na konci roku 1821 Michael Faraday, ktorý už pracoval v Londýne, vyrobil zariadenie, v ktorom sa vodič prenášajúci prúd otáčal okolo magnetu a ďalší magnet sa otáčal okolo iného vodiča.
Faraday navrhol, že magnet aj drôt sú zahalené v sústredných silových líniách, ktoré určujú ich mechanický účinok.
Faraday sa časom presvedčil o fyzickej realite magnetických silových línií. Koncom tridsiatych rokov 20. storočia vedec už jasne vedel, že energia permanentných magnetov a prúdových vodičov bola distribuovaná v priestore, ktorý ich obklopoval, čo bolo naplnené magnetickými silovými čiarami. V auguste 1831 bol výskumný pracovník podarilo sa mu získať magnetizmus na generovanie elektrického prúdu.
Zariadenie pozostávalo zo železného prstenca s dvoma protiľahlými vinutiami. Prvé vinutie bolo možné skratovať na elektrickú batériu a druhé bolo spojené s vodičom umiestneným nad šípkou magnetického kompasu. Keď jednosmerný prúd pretekal drôtom prvej cievky, šípka nezmenila svoju polohu, ale začala sa otáčať v okamihoch svojho vypnutia a zapnutia.
Faraday dospel k záveru, že v týchto okamihoch v drôte druhého vinutia boli elektrické impulzy spojené so zmiznutím alebo výskytom magnetických siločiar. Zistil to príčinou vznikajúcej elektromotorickej sily je zmena magnetického poľa.
V novembri 1857 Faraday napísal list do Škótska profesorovi Maxwellovi so žiadosťou o matematickú podobu vedomostí o elektromagnetizme. Maxwell splnil požiadavku. Pojem elektromagnetického poľa miesto si našiel v roku 1864 vo svojich spomienkach.
Maxwell predstavil pojem „pole“, ktorý sa týka časti priestoru, ktorý obklopuje a obsahuje telá, ktoré sú v magnetickom alebo elektrickom stave, a zdôraznil, že tento priestor môže byť prázdny a vyplnený absolútne akoukoľvek hmotou, ale pole bude mať stále miesto.
V roku 1873 Maxwell publikoval knihu Pojednanie o elektrine a magnetizme, v ktorej predstavil systém rovníc kombinujúci elektromagnetické javy. Dal im názov všeobecné rovnice elektromagnetického poľa a dodnes sa nazývajú Maxwellove rovnice. Podľa Maxwellovej teórie magnetizmus je špeciálny druh interakcie medzi elektrickými prúdmi, To je základ, na ktorom sú postavené všetky teoretické a experimentálne práce týkajúce sa magnetizmu.
Prečítajte si tiež túto tému:Induktory a magnetické polia
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: