فئات: مقالات مميزة » حقائق مثيرة للاهتمام
مرات المشاهدة: 10237
تعليقات على المادة: 2
المغناطيسية - من تاليس إلى ماكسويل
قبل ألف سنة من الملاحظات الأولى للظواهر الكهربائية ، بدأت الإنسانية تتراكم بالفعل معرفة المغناطيسية. وقبل أربعمائة عام فقط ، عندما بدأ لتكوين الفيزياء كعلم ، فصل الباحثون الخصائص المغناطيسية للمواد عن خواصهم الكهربائية ، وبعد ذلك فقط بدأوا في دراستها بشكل مستقل. وضع هذا الأساس التجريبي والنظري ، الذي أصبح الأساس له بحلول منتصف القرن التاسع عشرنظرية الظواهر الكهربائية والمغناطيسية.
يبدو أن الخصائص غير العادية لخام الحديد المغناطيسي كانت معروفة باسم العصر البرونزي في بلاد ما بين النهرين. وبعد بداية تطور تعدين الحديد ، لاحظ الناس أنه يجذب منتجات الحديد. الفيلسوف اليوناني القديم والرياضيات تاليس من مدينة ميليتوس (640-546 قبل الميلاد) فكر أيضًا في أسباب هذا الجذب ، وأرجع هذا الجذب إلى الرسوم المتحركة للمعادن.
تخيل المفكرون اليونانيون كيف تغلف الأزواج غير المرئية المغنتيت والحديد ، وكيف تجذب هذه الأزواج المواد لبعضها البعض. الكلمة "مغناطيس" يمكن أن يحدث اسم مدينة Magnesia-u-Sipila في آسيا الصغرى ، التي يقع بالقرب من المغنتيت. تقول إحدى الأساطير إن الراعي ماغنيس ظهر بطريقة ما مع خرافه بجوار الصخرة ، مما دفع الطرف الحديدي لموظفيه وأحذيته إليه.
في مقالة صينية قديمة بعنوان "سجلات الربيع والخريف للماجستير ليو" (240 قبل الميلاد) ، تم ذكر خاصية المغنتيت لجذب الحديد لنفسه. بعد مائة عام ، لاحظ الصينيون أن المغنتيت لا يجذب النحاس أو السيراميك. في القرون 7-8 ، لاحظوا أن إبرة حديد ممغنطة ، معلقة بحرية ، تتجه نحو نجمة الشمال.
لذلك ، في النصف الثاني من القرن الحادي عشر ، بدأت الصين في تصنيع البوصلات البحرية ، التي أتقنها البحارة الأوروبيون بعد مائة عام فقط من الصينيين. ثم اكتشف الصينيون بالفعل قدرة إبرة ممغنطة على الانحراف في اتجاه شرق الشمال ، وبالتالي اكتشفوا الانحراف المغناطيسي ، قبل البحارة الأوروبيين في هذا ، الذين وصلوا إلى هذا الاستنتاج بالضبط فقط في القرن الخامس عشر.
في أوروبا ، كان الفيلسوف من فرنسا ، بيير دي ماريكورت ، أول من وصف خواص المغناطيس الطبيعي ، والذي خدم في عام 1269 في جيش الملك الصقلي تشارلز أنجو. أثناء حصار إحدى المدن الإيطالية ، أرسل صديقًا إلى بيكاردي مستندًا في تاريخ العلوم تحت عنوان "رسالة حول المغناطيس" ، حيث تحدث عن تجاربه مع خام الحديد المغناطيسي.
لاحظ ماريكور أنه في أي قطعة من المغنتيت يوجد منطقتان تجذبان الحديد بقوة خاصة. لقد لاحظ في هذا التشابه أقطاب الكرة السماوية ، لذلك استعار أسمائهم للدلالة على مناطق القوة المغناطيسية القصوى. من هناك بدأ التقليد في استدعاء أقطاب المغناطيس بالأقطاب المغناطيسية الجنوبية والشمالية.
كتب ماريكور أنه إذا قمت بتقسيم أي قطعة من المغنتيت إلى قسمين ، فسيكون لكل قطب أعمدة خاصة به.
قام ماريكور لأول مرة بربط تأثير التنافر وجذب الأقطاب المغناطيسية بتفاعل معاكس (الجنوب والشمال) ، أو أقطاب تحمل الاسم نفسه. يعتبر ماريكور بحق رائدًا في المدرسة العلمية التجريبية الأوروبية ، وتم استنساخ ملاحظاته عن المغناطيسية في عشرات القوائم ، ومع ظهور الطباعة ، تم نشرها في شكل كتيب. تم نقلهم من قبل العديد من علماء الطبيعة حتى القرن السابع عشر.
بصعوبة ، كانت ماريكورا على دراية جيدة بالعالم الطبيعي الإنجليزي ، العالم والطبيب ويليام هيلبرت. في عام 1600 ، نشر أعماله حول المغناطيس والأجسام المغناطيسية والمغناطيس الكبير - الأرض.في هذا العمل ، أشار هيلبرت إلى جميع المعلومات المعروفة في ذلك الوقت عن خصائص المواد المغناطيسية الطبيعية والحديد الممغنط ، كما وصف تجاربه الخاصة مع كرة مغناطيسية ، استنسخ فيها نموذجًا للمغناطيسية الأرضية.
على وجه الخصوص ، أثبت بشكل تجريبي أنه في كل من قطبي "الأرض الصغيرة" ، تدور إبرة البوصلة بشكل عمودي على سطحها ، ويتم تثبيتها عند خط الاستواء بالتوازي ، وفي منتصف خطوط العرض يتم تدويرها إلى وضع وسيط. وبهذه الطريقة ، تمكن Hilbert من محاكاة الميل المغناطيسي ، والذي كان معروفًا في أوروبا منذ أكثر من 50 عامًا (في 1544 وصفه جورج هارتمان ، وهو ميكانيكي من نورمبرج).
استنسخ هيلبرت أيضًا الانحراف المغنطيسي الأرضي ، الذي لم ينسبه إلى السطح الأملس تمامًا للكرة ، ولكن على نطاق كوكبي أوضح هذا التأثير من خلال الجذب بين القارات. اكتشف كيف يفقد الحديد الساخن تسخينه خصائصه المغناطيسية ، وعند تبريده ، يستعيدها. أخيرًا ، كان هيلبرت أول من يميز بوضوح بين جاذبية المغناطيس وجذب العنبر المدبوغ بالصوف ، الذي أسماه القوة الكهربائية. لقد كان عملا مبتكرا حقا ، نقدره كل من المعاصرين والأحفاد. اكتشف هيلبرت أن الأرض ستعتبر بحق "مغنطيسًا كبيرًا".
حتى بداية القرن التاسع عشر ، تقدم علم المغناطيسية قليلاً جدًا. في عام 1640 م ، شرح بينيديتو كاستيلي ، طالب من جاليليو ، جاذبية المغنتيت بالعديد من الجزيئات المغناطيسية الصغيرة جدًا التي تتكون منها.
في عام 1778 ، لاحظ سيبالد بروجمانس ، وهو مواطن هولندي ، كيف صد البزموت والأنتيمون أقطاب الإبرة المغناطيسية ، والتي كانت أول مثال لظاهرة فيزيائية أطلق عليها فاراداي لاحقًا ضعف النفاذية المغناطيسية.
أثبت تشارلز أوغسطين كولوم في عام 1785 ، من خلال قياسات دقيقة على توازن الالتواء ، ذلك قوة تفاعل الأقطاب المغناطيسية مع بعضها البعض تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين القطبين - بالضبط مثل قوة تفاعل الشحنات الكهربائية.
منذ عام 1813 ، يحاول الفيزيائي الدنماركي أويرستد بجد إقامة علاقة بين الكهرباء والمغناطيسية. استخدم الباحث البوصلات كمؤشرات ، لكنه لم يستطع الوصول إلى الهدف لفترة طويلة ، لأنه توقع أن تكون القوة المغناطيسية موازية للتيار ، ووضع السلك الكهربائي في الزوايا اليمنى لإبرة البوصلة. السهم لم يستجيب لحدوث التيار.
في ربيع عام 1820 ، خلال إحدى المحاضرات ، سحب أورستد السلك الموازي للسهم ، وليس من الواضح ما الذي دفعه إلى هذه الفكرة. وهكذا تأرجح السهم. لسبب ما ، أوقف Oersted التجارب لعدة أشهر ، وبعد ذلك عاد إليها وأدرك أن "التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي يتم توجيهه على طول الدوائر المحيطة بهذا التيار."
كان الاستنتاج متناقضًا ، لأنه من قبل ، لم تظهر القوى الدوارة في الميكانيكا أو في مكان آخر في الفيزياء. كتب أورستد مقالاً حدد فيه النتائج التي توصل إليها ، ولم يعد يشارك في الكهرومغناطيسية.
في خريف العام نفسه ، بدأ الفرنسي أندريه ماري أمبير التجارب. أولاً وقبل كل شيء ، بعد تكرار وتأكيد نتائج واستنتاجات أورستد ، اكتشف في أوائل شهر أكتوبر جاذبية الموصلات إذا كانت التيارات الموجودة بها موجهة بالطريقة نفسها ، وتنافر إذا كانت التيارات عكسية.
درس أمبير أيضًا التفاعل بين الموصلات غير المتوازية مع التيار ، وبعد ذلك وصفها بصيغة تسمى لاحقًا قانون أمبير. أظهر العالم أيضًا أن الأسلاك الملفوفة مع التيار تدور تحت تأثير المجال المغناطيسي ، كما يحدث مع إبرة البوصلة.
وأخيراً ، طرح فرضية التيارات الجزيئية ، والتي تنص على وجود تيارات دائرية مجهرية مستمرة داخل المواد المغنطيسية موازية لبعضها البعض ، مما يسبب الحركة المغناطيسية للمواد.
في الوقت نفسه ، طور Bio و Savard بشكل مشترك صيغة رياضية تسمح بحساب شدة المجال المغناطيسي DC.
وهكذا ، بنهاية عام 1821 ، صنع مايكل فاراداي ، الذي كان يعمل بالفعل في لندن ، جهازًا يدور فيه موصل حالي يدور حول المغناطيس ويدور مغناطيس آخر حول موصل آخر.
اقترح فاراداي أن كلا من المغناطيس والأسلاك يكتنفهما خطوط متحدة المركز للقوة ، والتي تحدد تأثيرها الميكانيكي.
بمرور الوقت ، أصبح فاراداي مقتنعًا بالواقع المادي لخطوط القوة المغناطيسية. بحلول نهاية ثلاثينيات القرن التاسع عشر ، كان العالم يدرك بوضوح أن طاقة كل من المغناطيس الدائم والموصلات الحالية قد تم توزيعها في الفضاء المحيط بها ، والتي كانت مليئة بخطوط القوة المغناطيسية. في أغسطس 1831 للباحث تمكنت من الحصول على المغناطيسية لتوليد التيار الكهربائي.
يتكون الجهاز من حلقة حديدية مع لفين متقابلين موجودين عليه. يمكن اختزال اللف الأول إلى بطارية كهربائية ، بينما تم توصيل الثانية بموصل موصول أعلى سهم البوصلة المغناطيسية. عندما يتدفق التيار المباشر عبر سلك الملف الأول ، لم يغير السهم موضعه ، ولكنه بدأ يتأرجح في لحظات إيقافه وتشغيله.
وخلص فاراداي إلى أنه في هذه اللحظات في سلك اللف الثاني كانت هناك نبضات كهربائية مرتبطة باختفاء أو حدوث خطوط المجال المغناطيسي. لقد اكتشف ذلك سبب القوة الدافعة الكهربائية الناشئة هو تغيير في المجال المغناطيسي.
في نوفمبر 1857 ، كتب فاراداي رسالة إلى اسكتلندا للأستاذ ماكسويل مع طلب لإعطاء شكل رياضي لمعرفة الكهرومغناطيسية. ماكسويل تلبية الطلب. مفهوم المجال الكهرومغناطيسي وجدت مكان في عام 1864 في مذكراته.
قدم ماكسويل مصطلح "الحقل" للإشارة إلى جزء المساحة الذي يحيط ويحتوي على أجسام في حالة مغناطيسية أو كهربائية ، وأكد أن هذه المساحة نفسها يمكن أن تكون فارغة ومليئة بأي نوع من المسألة ، لكن الحقل سيظل المكان.
في عام 1873 ، نشر ماكسويل كتابًا حول الكهرباء والمغناطيسية ، حيث قدم نظامًا من المعادلات يجمع بين الظواهر الكهرومغناطيسية. أعطاهم اسم المعادلات العامة للحقل الكهرومغناطيسي ، ويطلق عليهم حتى الآن معادلات ماكسويل. وفقا لنظرية ماكسويل المغناطيسية هي نوع خاص من التفاعل بين التيارات الكهربائية. هذا هو الأساس الذي تقوم عليه جميع الأعمال النظرية والتجريبية المتعلقة بالمغناطيسية.
اقرأ أيضا عن هذا الموضوع:المحاثات والمجالات المغناطيسية
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: