En tidslinje for hendelser i elektromagnetisme

Thanasis Zovoilis/Getty Images

Menneskets fascinasjon for elektromagnetisme, samspillet mellom elektriske strømmer og magnetiske felt, dateres tilbake til tidenes morgen med menneskelig observasjon av lyn og andre uforklarlige hendelser, som elektrisk fisk og ål. Mennesker visste at det fantes et fenomen, men det forble innhyllet i mystikk frem til 1600-tallet da forskere begynte å grave dypere i teori.

Denne tidslinjen av hendelser om oppdagelsen og forskningen som fører til vår moderne forståelse av elektromagnetisme viser hvordan forskere, oppfinnere og teoretikere jobbet sammen for å fremme vitenskapen kollektivt.

600 f.Kr.: Gnistende rav i antikkens Hellas

De tidligste skriftene om elektromagnetisme var i 600 fvt, da den antikke greske filosofen, matematikeren og vitenskapsmannen Thales av Miletus beskrev sine eksperimenter med å gni dyrepels på forskjellige stoffer som rav. Thales oppdaget at rav gnidd med pels tiltrekker seg støvbiter og hår som skaper statisk elektrisitet, og hvis han gned rav lenge nok, kunne han til og med få en elektrisk gnist til å hoppe.

221–206 fvt: Kinesisk Lodestone-kompass

Det magnetiske kompass er en gammel kinesisk oppfinnelse, sannsynligvis først laget i Kina under Qin-dynastiet, fra 221 til 206 fvt. Kompasset brukte en lodestone, et magnetisk oksid, for å indikere sann nord. Det underliggende konseptet ble kanskje ikke forstått, men kompassets evne til å peke sant nord var tydelig.

1600: Gilbert og Lodestone

Mot slutten av 1500-tallet publiserte den 'grunnlegger av elektrisk vitenskap' engelske vitenskapsmann William Gilbert 'De Magnete' på latin oversatt som 'On the Magnet' eller 'On the Lodestone'. Gilbert var en samtid av Galileo, som var imponert over Gilberts arbeid. Gilbert foretok en rekke forsiktige elektriske eksperimenter, i løpet av hvilke han oppdaget at mange stoffer var i stand til å manifestere elektriske egenskaper.

Gilbert oppdaget også at et oppvarmet legeme mistet elektrisiteten og at fuktighet hindret elektrifisering av alle kropper. Han la også merke til at elektrifiserte stoffer trakk til seg alle andre stoffer vilkårlig, mens en magnet bare trakk til seg jern.

1752: Franklins drageeksperimenter

Amerikansk grunnlegger Benjamin Franklin er kjent for det ekstremt farlige eksperimentet han kjørte, med å la sønnen fly en drage gjennom en stormtruet himmel. En nøkkel festet til dragestrengen utløste og ladet en Leyden-krukke, og etablerte dermed forbindelsen mellom lyn og elektrisitet. Etter disse eksperimentene oppfant han lynavlederen.

Franklin oppdaget at det er to typer ladninger, positive og negative: objekter med like ladninger frastøter hverandre, og de med ulik ladning tiltrekker hverandre. Franklin dokumenterte også bevaring av ladning, teorien om at et isolert system har en konstant total ladning.

1785: Coulombs lov

I 1785 utviklet den franske fysikeren Charles-Augustin de Coulomb Coulombs lov, definisjonen av den elektrostatiske kraften til tiltrekning og frastøting. Han fant at kraften som utøves mellom to små elektrifiserte legemer er direkte proporsjonal med produktet av størrelsen på ladningene og varierer omvendt til kvadratet på avstanden mellom disse ladningene. Coulombs oppdagelse av loven om inverse kvadrater annekterte praktisk talt en stor del av elektrisitetsdomenet. Han produserte også viktig arbeid om studiet av friksjon.

1789: Galvanisk elektrisitet

I 1780, italiensk professor Luigi Galvani (1737–1790) oppdaget det elektrisitet fra to forskjellige metaller får froskebein til å rykke. Han observerte at en froskemuskel, hengt opp på en jernrekkverk av en kobberkrok som gikk gjennom ryggsøylen, gjennomgikk livlige krampetrekninger uten noen ekstern årsak.

For å forklare dette fenomenet, antok Galvani at det fantes elektrisitet av motsatte slag i froskens nerver og muskler. Galvani publiserte resultatene av sine oppdagelser i 1789, sammen med hypotesen hans, som fanget oppmerksomheten til fysikerne på den tiden.

1790: Voltaisk elektrisitet

Italiensk fysiker, kjemiker og oppfinner Alessandro Volta (1745–1827) leste om Galvanis forskning og oppdaget i sitt eget arbeid at kjemikalier som virker på to forskjellige metaller genererer elektrisitet uten fordelen til en frosk. Han oppfant det første elektriske batteriet, det voltaiske haugbatteriet i 1799. Med haugbatteriet beviste Volta at elektrisitet kunne genereres kjemisk og avkreftet den utbredte teorien om at elektrisitet ble generert utelukkende av levende vesener. Voltas oppfinnelse utløste mye vitenskapelig spenning, noe som førte til at andre utførte lignende eksperimenter som til slutt førte til utviklingen av elektrokjemifeltet.

1820: Magnetiske felt

I 1820 oppdaget den danske fysikeren og kjemikeren Hans Christian Oersted (1777–1851) det som skulle bli kjent som Oersteds lov: at en elektrisk strøm påvirker en kompassnål og skaper magnetiske felt. Han var den første vitenskapsmannen som fant sammenhengen mellom elektrisitet og magnetisme.

1821: Amperes elektrodynamikk

Den franske fysikeren Andre Marie Ampere (1775–1836) fant at ledninger som fører strøm produserer krefter på hverandre, og kunngjorde sin teori om elektrodynamikk i 1821.

Amperes teori om elektrodynamikk sier at to parallelle deler av en krets tiltrekker hverandre hvis strømmene i dem flyter i samme retning, og frastøter hverandre hvis strømmene flyter i motsatt retning. To deler av kretser som krysser hverandre, tiltrekker hverandre skrått hvis begge strømmene flyter enten mot eller fra kryssingspunktet og frastøter hverandre hvis den ene strømmer til og den andre fra det punktet. Når et element i en krets utøver en kraft på et annet element i en krets, har denne kraften alltid en tendens til å tvinge den andre i en retning vinkelrett på sin egen retning.

1831: Faraday og elektromagnetisk induksjon

engelsk vitenskapsmann Michael Faraday (1791–1867) ved Royal Society i London utviklet ideen om et elektrisk felt og studerte effekten av strømmer på magneter. Forskningen hans fant at magnetfeltet som ble skapt rundt en leder bar en likestrøm, og dermed etablerte grunnlaget for konseptet om det elektromagnetiske feltet i fysikk. Faraday slo også fast at magnetisme kunne påvirke lysstråler og at det var en underliggende sammenheng mellom de to fenomenene. Han oppdaget på samme måte prinsippene for elektromagnetisk induksjon og diamagnetisme og elektrolyselovene.

1873: Maxwell og grunnlaget for elektromagnetisk teori

James Clerk Maxwell (1831–1879), en skotsk fysiker og matematiker, anerkjente at elektromagnetismens prosesser kunne etableres ved hjelp av matematikk. Maxwell publiserte 'Treatise on Electricity and Magnetism' i 1873, der han oppsummerer og syntetiserer oppdagelsene til Coloumb, Oersted, Ampere, Faraday i fire matematiske ligninger. Maxwells ligninger brukes i dag som grunnlag for elektromagnetisk teori. Maxwell forutsier forbindelsene mellom magnetisme og elektrisitet som fører direkte til prediksjon av elektromagnetiske bølger.

1885: Hertz og elektriske bølger

Den tyske fysikeren Heinrich Hertz beviste at Maxwells elektromagnetiske bølgeteori var riktig, og i prosessen genererte og oppdaget elektromagnetiske bølger. Hertz publiserte arbeidet sitt i en bok, 'Electric Waves: Being Researches on the Propagation of Electric Action With Finite Velocity Through Space.' Oppdagelsen av elektromagnetiske bølger førte til utviklingen til radioen. Frekvensenheten for bølgene målt i sykluser per sekund ble kalt 'hertz' til hans ære.

1895: Marconi og radioen

I 1895 satte den italienske oppfinneren og elektroingeniøren Guglielmo Marconi oppdagelsen av elektromagnetiske bølger til praktisk bruk ved å sende meldinger over lange avstander ved hjelp av radiosignaler, også kjent som 'trådløse'. Han var kjent for sitt banebrytende arbeid med radiooverføring over lang avstand og sin utvikling av Marconis lov og et radiotelegrafsystem. Han blir ofte kreditert som oppfinneren av radioen, og han delte 1909Nobelprisen i fysikkmed Karl Ferdinand Braun 'som anerkjennelse for deres bidrag til utviklingen av trådløs telegrafi.'

Kilder

• ' Andre Marie Ampere .' St. Andrews University. 1998. Nett. 10. juni 2018.
• ' Benjamin Franklin og drageeksperimentet .' Franklin Institute. Web. 10. juni 2018.
• ' Coulombs lov .' Fysikkklasserommet. Web. 10. juni 2018.
• ' Av Magnete .' William Gilberts nettsted. Web. 10. juni 2018.
• ' Juli 1820: Oersted og elektromagnetisme. ' Denne måneden i fysikkhistorie, APS News. 2008. Nett. 10. juni 2018.
• O'Grady, Patricia. ' Thales of Miletus (ca. 620 B.C.E.—c. 546 B.C.E.) .' Internet Encyclopedia of Philosophy. Web. 10. juni 2018
• Silverman, Susan. ' Kompass, Kina, 200 fvt .' Smith College. Web. 10. juni 2018.