Istoria Electro-Magnetismului

Inainte de 1820, singurul fenomen de magnetism cunoscut era cel al magnetilor din fier. Acest fapt a fost schimbat de un profesor de stiinte putin cunoscut, de la Universitatea din Copenhaga, Danemarca, Hans Christian Oersted.

In 1820 Oersted a pregatit pentru prieteni si studenti un experiment stiintific la el acasa. Planuise sa demonstreze incalzirea unui fir (sarme) prin inducerea de curent electric si de asemenea sa realizeze experimente legate de magnetism, utilizand pentru acestea din urma un ac de busola (magnetic) montat pe un suport de lemn.

In timpul experimentului legat de electricitate, Oersted a observat spre surprinderea sa ca de fiecare data cand introducea curentul electric, acul busolei se misca. Nu a spus nimic nimanui despre acest fenomen dar in urmatoarele luni a incercat sa ii gaseasca o explicatie.

Experimentul lui Oersted

Dar nu a reusit! Acul nu era nici atras de fir, dar nici respins de acesta. In schimb, avea tendinta sa stea in unghiuri drepte (vezi desenul din dreapta). In final si-a publicat descoperirile (in latina) fara nici o explicatie.

Ce a observat Oersted.

Andre-Marie Ampere din Franta era de parere ca daca un curent indus intr-un fir exercita o forta magnetica asupra unui ac de busola, doua asemenea fire ar trebui sa interactioneze magnetic. El a aratat printr-o serie de experimente ingenioase ca aceasta interactiune era simpla si fundamentala : curentii rectilinii paraleli atrag, curentii antiparaleli resping. Forta dintre doi curenti paraleli rectilinii era invers proportionala cu distanta dintre ei si direct proportionala cu intensitatea curentului care trece prin fiecare.

Pentru cei care cauta explicatia matematica : aceasta nu este formula de baza pentru forta. Daca avem doi curenti paraleli I1 si I2, care trec prin doua segmente de sarma de lungime L2 si L1 ce sunt separate de distanta R, formula de baza ne da forta dintre ele ca fiind proportionala cu :

I1 I2 L1 L2/R2

Aceasta formula se va complica daca curentii trec in directii inclinate sub un anumit unghi. Pentru a putea gasi apoi forta dintre firele de forma complicata si care conduc curentul electric, este nevoie ca tot acest surplus de forta sa fie luat in considerare. Pentru doua sarme drepte, rezultatul este cel de deasupra – o forta invers proportionala cu R, dar nu cu R2.

Iata cum toata aceasta informatie ne conduce la notiunea de poli magnetici. Se indoaie sarmele in forma circulara, cu distanta de separare constanta (figura de mai jos):

Curentii paraleli in doua bucle se atrag

-Doi curenti circulari cu aceeasi directie se atrag.

- Doi curenti circulari cu directii opuse se resping.

Se inlocuieste fiecare bucla cu o bobina cu 10, 100 sau chiar mai multe spirale, care conduc acelasi curent (figura de mai jos) si atractia sau respingerea va fi multiplicata de un anume factor.

De fapt fiecare bobina actioneaza aproape la fel ca un magnet cu poli magnetici la fiecare capat (un "electromagnet"). Ampere a dedus ca fiecare atom de fier contine un curent circular, care transforma atomul intr-un mic magnet, si ca intr-un magnet de fier toti acesti atomi magnetici sunt aliniati in aceeasi directie, permitand cumularea fortelor lor magnetice.

In zilele noastre cineva ar putea pretinde ca electronii care inconjoara nucleul conduc un astfel de curent, dar situatia este de fapt mai complicata.

Doua bobine cu spirale paralele, care au curentii indusi in aceeasi directie, se atrag reciproc si actioneaza ca niste magneti.

Proprietatile magnetice devin mai puternice daca un miez de fier este plasat in interiorul bobinelor creind un "electromagnet"; acest lucru necesita inregistrarea surplusului de fier, dar nu este esential.

Maxwell

Astfel doua tipuri de forte au fost asociate cu electricitatea—forta electrica si cea magnetica.

In 1864 James Clerk Maxwell a demonstrat o subtila conexiune intre aceste doua tipuri de forte, implicand in mod neasteptat viteza luminii. Pornind de la aceasta conexiune s-a nascut ideea ca lumina este un fenomen electric, s-au descoperit undele radio, teoria relativitatii si foarte multe din principiile fizicii de astazi.

In 1831, Michael Farady descopera ca un curent electric se creeaza intr-un conductor (circuit inchis) cand acesta se deplaseaza intr-un camp magnetic sau cand este supus unui camp magnetic variabil.