“Poiché da tempo considero le forze che si manifestano nei fenomeni elettrici come forze naturali universali, dovevo dedurne le azioni magnetiche. Ho quindi ipotizzato che le forze elettriche, quando si trovano in uno stato fortemente legato, debbano avere qualche effetto sul magnete.
Non ho quindi potuto effettuare un esperimento per testarlo, poiché ero in viaggio e la mia attenzione era tutta occupata dallo sviluppo del sistema chimico 4 .
Hans Christian Oersted
La scoperta di Oersted, fatta nel 1819 e pubblicata nel 1820, fu la seguente. Oersted scoprì che se un conduttore rettilineo viene posizionato vicino a un ago magnetico, la cui direzione coincide con la direzione del meridiano magnetico, e viene attraversato da una corrente elettrica, l'ago magnetico viene deviato. Oersted non ha determinato l'entità del momento della forza che agisce su un ago magnetico sotto l'influenza di una corrente elettrica. Notò solo che l'angolo con cui l'ago devia sotto l'influenza della corrente dipende dalla distanza tra esso e la corrente, nonché, nel linguaggio moderno, dall'intensità della corrente (ai tempi di Oersted il concetto di intensità di corrente aveva non ancora stabilmente stabilito).
Le considerazioni teoriche di Oersted riguardo alla sua scoperta non erano sufficientemente chiare. Ha detto che nei punti circostanti nello spazio si verifica un “conflitto elettrico”, che ha un carattere di vortice attorno al conduttore. L’articolo in cui fu riportata per la prima volta questa scoperta è intitolato da Ørsted “Esperimenti riguardanti l’effetto del conflitto elettrico sull’ago magnetico”.
André Marie Ampère
La scoperta di Oersted suscitò grande interesse e servì da impulso per nuove ricerche. Sempre nel 1820 furono ottenuti nuovi risultati. Arago dimostrò quindi che un conduttore percorso da corrente agisce su oggetti di ferro, che si magnetizzano. I fisici francesi Biot e Savard stabilirono la legge di azione di un conduttore rettilineo percorso da corrente su un ago magnetico. Posizionando un ago magnetico vicino a un conduttore rettilineo percorso da corrente e osservando la variazione del periodo di oscillazione di questo ago a seconda della distanza dal conduttore, hanno stabilito che la forza che agisce sul polo magnetico dal lato di un conduttore rettilineo percorso da corrente è diretta perpendicolarmente al conduttore e alla linea retta che collega il conduttore al polo, e la sua grandezza è inversamente proporzionale a questa distanza. Questo risultato fu analizzato e, dopo l'introduzione del concetto di elemento corrente, fu stabilita una legge conosciuta come legge Biot-Savart.
Sempre nel 1820, un nuovo importante risultato nel campo dell'elettromagnetismo fu ottenuto dal francese André Marie Ampère (1775-1836). A quel tempo, Ampere era già uno scienziato famoso; aveva una serie di lavori su matematica, fisica e chimica. Inoltre, Ampere era attratto dalla biologia e dalla geologia. Era molto interessato alla filosofia e alla fine della sua vita scrisse un'ampia opera, "Uno studio sulle scienze filosofiche", dedicata alla questione della classificazione delle scienze. La visione del mondo di Ampere si è formata in larga misura sotto l'influenza di educatori e materialisti francesi. Le sue opinioni sui fenomeni fisici differivano da quelle della maggior parte dei suoi contemporanei. Era contrario al concetto di "senza peso". "È davvero necessario", disse Ampere, "inventare un fluido speciale per ogni nuovo gruppo di fenomeni?" Ampère accettò molto presto la teoria ondulatoria della luce che, secondo Arago, insieme alla teoria di Ampère, che spiegava i fenomeni magnetici con quelli elettrici, “divenne la sua teoria preferita” 5 . Ampere era un oppositore della teoria del calorico e credeva che l'essenza del calore risiedesse nel movimento degli atomi e delle molecole. Ha anche scritto un articolo sulla teoria ondulatoria della luce e sulla teoria del calore. All'inizio di settembre 1820 Arago informò gli accademici francesi della scoperta di Oersted e presto dimostrò i suoi esperimenti in una riunione dell'Accademia delle Scienze di Parigi. Ampere si interessò moltissimo a questa scoperta. Innanzitutto lo spinse a pensare alla possibilità di ridurre i fenomeni magnetici a quelli elettrici ed eliminare l’idea di uno speciale fluido magnetico. Ben presto Ampere riferì già le sue nuove ipotesi e parlò di esperimenti che avrebbero dovuto confermarle. In un breve riassunto del suo primo rapporto, Ampère scrisse:
“Ho ridotto i fenomeni osservati dal signor Oersted a due fatti generali: ho dimostrato che la corrente esistente in una colonna voltaica agisce su un ago magnetico allo stesso modo della corrente di un filo di collegamento. Ho descritto esperimenti con i quali ho stabilito l'attrazione o la repulsione dell'intero ago magnetico sotto l'azione del filo di collegamento. Descrissi gli apparecchi che intendevo costruire e, tra l'altro, viti e spirali galvaniche. Ho sottolineato che quest'ultimo produrrà in tutti i casi le stesse azioni dei magneti. Ho poi accennato ad alcuni dettagli riguardanti la mia visione dei magneti, secondo la quale essi devono le loro proprietà esclusivamente alle correnti elettriche situate nei piani perpendicolari al loro asse. Ho anche accennato ad alcuni dettagli riguardanti correnti simili che supponevo nel globo. Così ho ridotto tutti i fenomeni magnetici ad azioni puramente elettriche." 6 .
Tra la fine del 1820 e l'inizio del 1821 redige più di dieci rapporti. In essi Ampère riportava sia le sue ricerche sperimentali che considerazioni teoriche. Ampere dimostrò sperimentalmente l'interazione di due conduttori rettilinei con la corrente, l'interazione di due correnti chiuse, ecc. Dimostrò anche l'interazione di un solenoide e un magnete; comportamento equivalente di un solenoide e di un ago magnetico nel campo del magnetismo terrestre e una serie di altri esperimenti.
Le conclusioni teoriche di Ampere sono state uno sviluppo delle idee espresse nel suo primo messaggio: ora sono state confermate dalla ricerca sperimentale. Ha spiegato le proprietà di un magnete con la presenza di correnti in esso e l'interazione dei magneti con l'interazione di queste correnti. Dapprima Ampere considerò queste correnti macroscopiche; poco dopo arrivò all'ipotesi delle correnti molecolari. Ampere sviluppa anche un punto di vista corrispondente sulla questione del magnetismo terrestre, ritenendo che all'interno della Terra scorrano correnti che ne determinano il campo magnetico.
Le considerazioni teoriche di Ampere incontrarono obiezioni da parte di alcuni fisici. Non tutti potrebbero negare immediatamente l’esistenza del “fluido magnetico”. Inoltre, le opinioni di Ayper non sembravano rientrare nella comprensione generale dei fenomeni fisici, in particolare presupponevano la presenza di forze che dipendevano non solo dalla distanza, ma anche dal movimento (dalla forza della corrente). Infine, potrebbero sembrare una modificazione delle idee cartesiane. Ampere, infatti, parlava con spirito cartesiano delle forze agenti tra le correnti elettriche. Scrisse di “cercare di spiegarlo (forza - B.S.) con la reazione di un liquido diffuso nello spazio, la cui vibrazione provoca un fenomeno luminoso” 7
Tuttavia, tale ragionamento non è tipico di Ampere, e la sua opera principale si chiama “La teoria dei fenomeni elettrodinamici, dedotti esclusivamente dall’esperienza”.
Un oppositore particolarmente attivo della teoria di Ampere fu Biot, che propose una spiegazione diversa per l'interazione delle correnti elettriche. Credeva che quando una corrente elettrica scorre attraverso un conduttore, sotto la sua azione i dipoli magnetici disposti in modo caotico presenti nel conduttore sono orientati in un certo modo. Di conseguenza, il conduttore acquisisce proprietà magnetiche e si formano forze che agiscono tra i conduttori attraverso i quali scorre la corrente elettrica.
Ampere si oppose a questa teoria, basata sulla scoperta di Faraday della cosiddetta rotazione elettromagnetica. Faraday, utilizzando un dispositivo speciale (Fig. 51), stabilì il fatto della rotazione continua di un magnete attorno a una corrente e di una corrente attorno a un magnete (1821). Amper ha scritto:
“Appena è stata pubblicata la scoperta del primo moto rotatorio continuo fatta da Faraday, ho subito visto che essa smentisce completamente questa ipotesi, e questi sono i termini in cui ho espresso il mio pensiero... Un movimento che continua costantemente in una direzione , nonostante l'attrito, nonostante la resistenza del mezzo, e inoltre il movimento provocato dall'interazione di due corpi che rimangono sempre nello stesso stato è un fatto senza precedenti tra tutto ciò che sappiamo sulle proprietà della materia inorganica. Egli dimostra che l'azione procedente dai conduttori galvanici non può essere causata dalla speciale distribuzione di certi liquidi presenti in questi conduttori in stato di riposo, alla quale devono la loro origine le ordinarie attrazioni e repulsioni elettriche. Questa azione può essere attribuita solo ai fluidi che si muovono nel conduttore, trasferendosi rapidamente da un'estremità all'altra." 8 .
Infatti, senza una disposizione costante dei centri di forza (come i dipoli magnetici di Biot), è possibile ottenere il loro movimento continuo in modo che ritornino sempre nella loro posizione originale. Altrimenti verrebbe confutato il principio dell’impossibilità di una macchina a moto perpetuo.
Dopo aver scoperto l'interazione delle correnti, l'equivalenza di un magnete e un solenoide, ecc., Oltre ad avanzare una serie di ipotesi, Ampere si è posto il compito di stabilire le leggi quantitative di questa interazione. Per risolverlo è stato naturale procedere in modo analogo a quanto fatto nella teoria della gravitazione o nell'elettrostatica, ovvero immaginare l'interazione di conduttori finiti con la corrente come risultato dell'interazione totale degli elementi infinitesimi dei conduttori attraverso i quali flussi di corrente elettrica, e quindi ridurre questo problema alla ricerca della legge differenziale, che determina la forza di interazione tra elementi di conduttori che trasportano corrente o tra elementi di correnti.
Tuttavia questo compito è più difficile del compito corrispondente nella teoria della gravitazione o dell'elettrostatica, poiché i concetti di punto materiale o di carica puntiforme hanno un significato fisico diretto e con essi si possono condurre esperimenti, mentre l'elemento di corrente elettrica non aveva tale significato e non poteva essere realizzato in quel momento. Il tempo era impossibile. Ampere procede come segue. Sulla base di dati sperimentali noti, avanza l'ipotesi che la forza di interazione tra gli elementi dei conduttori percorsi da corrente sia la seguente:
dove i 1 e i 2 sono l'intensità della corrente, ds 1 e ds 2 sono gli elementi dei conduttori, r è la distanza tra gli elementi, n è un numero (ancora sconosciuto), Φ (ε, θ 1, &theta 2 ; ) è una funzione ancora sconosciuta degli angoli che determinano la posizione relativa degli elementi conduttori (Fig. 52).
Queste ipotesi sono di diversa natura. Pertanto, l'ipotesi sulla dipendenza di dF dalla corrente deriva direttamente dagli esperimenti. L'ipotesi che la forza dF sia proporzionale a ds 1 e ds 2, nonché a qualche funzione degli angoli ancora sconosciuta, può anche essere considerata come una conseguenza ottenuta da esperimenti, anche se non direttamente. L'ipotesi sulla dipendenza di dF dalla distanza tra gli elementi dei vincoli si basa, ovviamente, solo sulla presunta analogia con le forze di gravità o le forze di interazione tra cariche elettriche.
È possibile determinare n e l'espressione della funzione angolare Φ (ε, θ 1, &theta 2 ;) misurando le forze di interazione tra conduttori con corrente, posizionati diversamente l'uno rispetto all'altro, di diverse dimensioni e forme. Tuttavia, ai tempi di Ampere ciò era molto difficile da fare, poiché le correnti in questione erano piccole. Ampere uscì dalla situazione studiando i casi di equilibrio di conduttori con correnti di diversa localizzazione e diversa forma. Di conseguenza, determinò n e Φ (ε, θ 1, &theta 2 ;) e ottenne il risultato finale per la legge di interazione degli elementi correnti:
In forma vettoriale e unità corrispondenti, questa legge ha la forma
dove dFi3 è la forza che agisce sul secondo elemento di corrente.
Pertanto, la legge stabilita da Ampere differisce dalla legge di interazione di due elementi di corrente, che attualmente è chiamata legge di Ampere ed è espressa dalla formula
L'errore commesso da Ampere non ha influito sui risultati dei calcoli, poiché la legge è stata naturalmente applicata a semplici casi di determinazione dell'interazione di conduttori chiusi con correnti continue. In questo caso, entrambe le formule portano allo stesso risultato, poiché differiscono l'una dall'altra per una quantità che, se integrata su un ciclo chiuso, dà zero.
Nel 1826 fu pubblicata l'opera principale di Ampere, "La teoria dei fenomeni elettrodinamici derivati esclusivamente dall'esperienza". In questo libro Ampere presentò sistematicamente le sue ricerche sull'elettrodinamica e, in particolare, presentò la derivazione della legge di interazione degli elementi attuali. In conclusione della rassegna delle opere di Ampere, va notato che egli ha utilizzato il concetto e * il termine “forza di corrente”, nonché il concetto di “tensione”, sebbene non abbia fornito una formulazione chiara e precisa di questi concetti . Ampere ha anche avuto l'idea di creare un dispositivo per misurare la corrente (amperometro). Da segnalare infine che Ampere propose l’idea di un telegrafo elettromagnetico, che venne poi messa in pratica.
Un'importante conquista dell'elettrodinamica nella prima metà del XIX secolo. fu l'istituzione delle leggi del circuito in corrente continua. Già all'inizio del XIX secolo. è stato suggerito che l'intensità della corrente (l'effetto della corrente) in un circuito dipenda dalle proprietà dei conduttori. Pertanto, maggiore è la sezione trasversale dei conduttori, maggiore è l'elemento Petrov. Un po 'più tardi, la dipendenza dell'effetto chimico della corrente sui conduttori fu stabilita da Davy, il quale dimostrò che questo effetto è maggiore quanto più corti sono i conduttori e maggiore è la loro sezione trasversale.
Georg Ohm
A metà degli anni '20, il fisico tedesco Georg Ohm (1787-1854) iniziò la ricerca sui circuiti a corrente continua. Innanzitutto Ohm ha stabilito sperimentalmente che l'entità della corrente elettrica dipende dalla lunghezza dei conduttori, dalla loro sezione e dal numero di elementi galvanici inclusi nel circuito. Per misurare la corrente, Ohm utilizzava un semplice galvanometro, che era una bilancia di torsione con un ago magnetico sospeso ad un filo; Sotto la freccia è stato posto un conduttore collegato al circuito della corrente elettrica. Quando la corrente elettrica scorreva attraverso il conduttore, l'ago magnetico veniva deviato. Ruotando la testa della bilancia di torsione, riportando l'indice nella sua posizione originale, Ohm misurò il momento delle forze agenti sulla piccola lancetta. Come Ampere, credeva che l'entità di questo momento fosse proporzionale alla forza della corrente.
Riso. 53. Dispositivo di Ohm (disegni di Ohm)
Innanzitutto, Ohm ha studiato la dipendenza della corrente dalla lunghezza del conduttore collegato al circuito. Come fonte di corrente utilizzò un termoelemento costituito da bismuto e rame (Fig. 53). Un'asta di bismuto bb", a forma di lettera P, è collegata a strisce di rame. Ohm scoprì che la "potenza dell'azione magnetica" di la corrente (intensità di corrente) del conduttore in esame è determinata dalla formula
X=a/(b+x),
dove x è la lunghezza del conduttore, aeb sono costanti e a dipende dalla forza di eccitazione del termoelemento (erregende Kraft) e b - dalle caratteristiche del resto del circuito, compreso il termoelemento.
Ohm ha quindi stabilito che se al circuito non è collegata una, ma m sorgenti di corrente identiche, allora "la forza dell'azione magnetica della corrente"
X=ma/(mb+x).
Ohm ha anche determinato come la forza attuale X in un conduttore dipenda dalla sua lunghezza e sezione trasversale. Lo ha trovato
X = kw a/l,
dove k è il coefficiente di conduttività del conduttore (Leitungsvermogen), w è la sezione trasversale e l è la lunghezza del conduttore ed è la tensione elettrica ai suoi capi (Electrische Spannung).
Ohm ha studiato la distribuzione del potenziale elettrico "forza elettroscopica" lungo un conduttore omogeneo percorso da corrente. Per fare questo, ha utilizzato un elettrometro, che ha collegato a vari punti del conduttore quando uno dei punti del conduttore era messo a terra. Alla fine, Ohm ha cercato di comprendere teoricamente gli schemi che ha scoperto. Ha proceduto dall'idea della corrente elettrica come flusso di elettricità lungo un conduttore. Ha tracciato un'analogia tra corrente elettrica e flusso di calore. Credeva che, come un flusso di calore, l'elettricità scorre attraverso un conduttore da uno strato o elemento a un altro vicino. Il flusso di calore è determinato dalla differenza di temperatura negli strati vicini della barra attraverso i quali scorre questo calore (cioè il gradiente di temperatura). Allo stesso modo, Ohm ritiene che il flusso di elettricità dovrebbe essere determinato dalla differenza di forza elettrica nelle sezioni vicine del conduttore. Ha scritto:
“Credo che l’entità del trasferimento (di elettricità. - B.S.) tra due elementi vicini, in altre circostanze uguali, sia proporzionale alla differenza di forza elettrica in questi elementi, proprio come nello studio del calore si accetta che il trasferimento termico tra due elementi di calore è proporzionale alle loro differenze di temperatura" 9 .
Per forza elettrica qui Ohm non si intende l'intensità del campo elettrico, ma il valore che viene indicato da un elettroscopio collegato ad un punto qualsiasi del conduttore se uno dei punti del circuito galvanico è messo a terra, cioè la differenza di potenziale. Ohm chiamò questa quantità anche “forza elettroscopica”.
Come spesso accade, un’analogia troppo estesa porta a errori. Pertanto, Ohm, dal fatto che la temperatura è proporzionale alla quantità di calore, concluse erroneamente che la “forza elettroscopica” in un conduttore è proporzionale alla quantità di elettricità in ciascun punto. Risolvendo il problema della propagazione del potenziale lungo un circuito di corrente, Ohm credeva di aver così trovato la quantità di elettricità nei punti corrispondenti del conduttore.
La legge scoperta da Ohm e che porta il suo nome non ricevette immediatamente riconoscimento. Già negli anni '30 furono espressi dubbi al riguardo e si notarono i limiti del suo utilizzo. Tuttavia, in una serie di lavori di vari fisici che hanno utilizzato metodi di misurazione più avanzati, le conclusioni di Ohm sono state confermate e la sua legge ha ricevuto un riconoscimento universale. In tal modo furono corrette anche le idee sbagliate di Ohm.
Kirchhoff, nelle sue opere risalenti al 1845-1848, chiarì il concetto di “forza elettroscopica”. Ha stabilito l'identità del concetto di questa quantità e del concetto di potenziale in elettrostatica. Kirchhoff stabilì anche regole ben note per i circuiti elettrici.
Più di 15 anni dopo la scoperta della legge di Ohm, è stata stabilita una legge che determina la quantità di calore generata da una corrente elettrica in un circuito; fu stabilito sperimentalmente dall'inglese Joule (1843) e indipendentemente dall'accademico di San Pietroburgo E. H. Lenz (1844). Attualmente si chiama legge Joule-Lenz.
1 Vedi: Jones W. La vita e le lettere di Faraday. vol. II. Londra, 1870 pag. 395.
2 Oersted H.Ch. Der Geist und der Natur B. 2, MCnchen, 1851, S. 435.
3 Winterl I. Darstellung der vier Bestandtheil der anorganischen Natur. Verna, 1804.
4 Oersted H.Ch. J. Chem. Fisica, B. 32, 1821, s. 200-201.
5 Arago F. Biografie di famosi astronomi, fisici e geometri. T.II. San Pietroburgo, 1860, p. 304.
6 Ampere A. M. Elettrodinamica. M., Casa editrice dell'Accademia delle scienze dell'URSS, 1954, p. 410-411.
7 Ampere A. M. Elettrodinamica, p. 124.
8 Ampere A. M. Elettrodinamica, p. 127-128.
9 Ohm G. Gesammelte Adhandlungen. Lipsia, 1892, p. 63.
La corrente elettrica in un circuito si manifesta sempre in qualche modo. Questo può essere il lavoro sotto un determinato carico o l'effetto accompagnatorio della corrente. Pertanto, dall'effetto della corrente si può giudicare la sua presenza o assenza in un dato circuito: se il carico funziona, c'è corrente. Se si osserva un fenomeno tipico che accompagna la corrente, c'è corrente nel circuito, ecc.
In generale, la corrente elettrica è in grado di provocare diversi effetti: termico, chimico, magnetico (elettromagnetico), luminoso o meccanico e spesso si verificano contemporaneamente diversi tipi di effetti della corrente. Questi fenomeni e gli effetti della corrente saranno discussi in questo articolo.
Effetto termico della corrente elettrica
Quando la corrente elettrica continua o alternata passa attraverso un conduttore, il conduttore si riscalda. Tali conduttori riscaldanti in diverse condizioni e applicazioni possono essere: metalli, elettroliti, plasma, metalli fusi, semiconduttori, semimetalli.
Nel caso più semplice, se, ad esempio, una corrente elettrica viene fatta passare attraverso un filo di nicromo, questo si riscalderà. Questo fenomeno viene utilizzato nei dispositivi di riscaldamento: nei bollitori elettrici, nelle caldaie, nei riscaldatori, nelle stufe elettriche, ecc. Nella saldatura ad arco elettrico, la temperatura dell'arco elettrico generalmente raggiunge i 7000 ° C e il metallo si scioglie facilmente: questo è anche l'effetto termico della corrente.
La quantità di calore rilasciata in una sezione del circuito dipende dalla tensione applicata a questa sezione, dal valore della corrente circolante e dal tempo in cui scorre ().
Trasformata la legge di Ohm per una sezione di un circuito, si può usare sia la tensione che la corrente per calcolare la quantità di calore, ma poi bisogna conoscere anche la resistenza del circuito, perché è quella che limita la corrente e, di fatto, provoca riscaldamento. Oppure, conoscendo la corrente e la tensione nel circuito, puoi trovare altrettanto facilmente la quantità di calore generato.
Azione chimica della corrente elettrica
Elettroliti contenenti ioni sotto l'influenza della corrente elettrica continua: questo è l'effetto chimico della corrente. Durante l'elettrolisi, gli ioni negativi (anioni) sono attratti dall'elettrodo positivo (anodo) e gli ioni positivi (cationi) sono attratti dall'elettrodo negativo (catodo). Cioè, le sostanze contenute nell'elettrolita vengono rilasciate sugli elettrodi della sorgente di corrente durante il processo di elettrolisi.
Ad esempio, una coppia di elettrodi viene immersa in una soluzione di un determinato acido, alcali o sale e quando una corrente elettrica viene fatta passare attraverso il circuito, viene creata una carica positiva su un elettrodo e una carica negativa sull'altro. Gli ioni contenuti nella soluzione cominciano a depositarsi sull'elettrodo con carica opposta.
Ad esempio, durante l'elettrolisi del solfato di rame (CuSO4), i cationi di rame Cu2+ con carica positiva si spostano verso il catodo caricato negativamente, dove ricevono la carica mancante e diventano atomi di rame neutri, depositandosi sulla superficie dell'elettrodo. Il gruppo ossidrile -OH cederà elettroni all'anodo, con conseguente rilascio di ossigeno. I cationi idrogeno H+ con carica positiva e gli anioni SO42- con carica negativa rimarranno in soluzione.
L'azione chimica della corrente elettrica viene utilizzata nell'industria, ad esempio, per scomporre l'acqua nelle sue parti costitutive (idrogeno e ossigeno). L'elettrolisi consente anche di ottenere alcuni metalli nella loro forma pura. Usando l'elettrolisi, uno strato sottile di un certo metallo (nichel, cromo) viene rivestito sulla superficie: questo, ecc.
Nel 1832, Michael Faraday stabilì che la massa m di una sostanza rilasciata sull'elettrodo è direttamente proporzionale alla carica elettrica q che passa attraverso l'elettrolita. Se una corrente continua I viene fatta passare attraverso l’elettrolita per un tempo t, allora è valida la prima legge dell’elettrolisi di Faraday:
Qui il coefficiente di proporzionalità k è chiamato equivalente elettrochimico della sostanza. È numericamente uguale alla massa della sostanza rilasciata quando una singola carica elettrica attraversa l'elettrolita e dipende dalla natura chimica della sostanza.
In presenza di corrente elettrica in qualsiasi conduttore (solido, liquido o gassoso), attorno al conduttore si osserva un campo magnetico, ovvero il conduttore che trasporta la corrente acquisisce proprietà magnetiche.
Quindi, se porti un magnete su un conduttore attraverso il quale scorre corrente, ad esempio, sotto forma di ago di una bussola magnetica, l'ago girerà perpendicolare al conduttore e se avvolgi il conduttore attorno a un nucleo di ferro e fai passare un corrente continua attraverso il conduttore, il nucleo diventerà un elettromagnete.
Nel 1820, Oersted scoprì l'effetto magnetico della corrente su un ago magnetico e Ampere stabilì le leggi quantitative dell'interazione magnetica dei conduttori con la corrente.
Un campo magnetico è sempre generato dalla corrente, cioè dallo spostamento di cariche elettriche, in particolare da particelle cariche (elettroni, ioni). Le correnti dirette in senso opposto si respingono, le correnti unidirezionali si attraggono.
Tale interazione meccanica avviene a causa dell'interazione dei campi magnetici delle correnti, cioè è, prima di tutto, interazione magnetica, e solo successivamente meccanica. Pertanto, l'interazione magnetica delle correnti è primaria.
Nel 1831, Faraday stabilì che un campo magnetico variabile da un circuito genera una corrente in un altro circuito: la fem generata è proporzionale alla velocità di variazione del flusso magnetico. È logico che sia l'azione magnetica delle correnti ad essere utilizzata fino ad oggi in tutti i trasformatori, e non solo negli elettromagneti (ad esempio in quelli industriali).
Nella sua forma più semplice, l'effetto luminoso della corrente elettrica può essere osservato in una lampada a incandescenza, la cui spirale viene riscaldata dalla corrente che la attraversa fino a diventare calore bianco ed emette luce.
Per una lampada a incandescenza l'energia luminosa rappresenta circa il 5% dell'energia elettrica fornita, il restante 95% viene convertito in calore.
Le lampade fluorescenti convertono in modo più efficiente l'energia corrente in luce: fino al 20% dell'elettricità viene convertita in luce visibile grazie al fosforo, che riceve da una scarica elettrica in vapore di mercurio o in un gas inerte come il neon.
L'effetto luminoso della corrente elettrica viene realizzato in modo più efficiente nei LED. Quando la corrente elettrica passa attraverso una giunzione pn nella direzione in avanti, i portatori di carica - elettroni e lacune - si ricombinano con l'emissione di fotoni (a causa della transizione degli elettroni da un livello energetico a un altro).
I migliori emettitori di luce sono i semiconduttori a gap diretto (cioè quelli che consentono transizioni dirette banda ottica), come GaAs, InP, ZnSe o CdTe. Variando la composizione dei semiconduttori, è possibile creare LED per varie lunghezze d'onda dall'ultravioletto (GaN) al medio infrarosso (PbS). L'efficienza di un LED come sorgente luminosa raggiunge in media il 50%.
Come notato sopra, ciascun conduttore attraverso il quale scorre la corrente elettrica forma un cerchio attorno a sé. Le azioni magnetiche vengono convertite in movimento, ad esempio, nei motori elettrici, nei dispositivi di sollevamento magnetici, nelle valvole magnetiche, nei relè, ecc.
L'azione meccanica di una corrente su un'altra è descritta dalla legge di Ampere. Questa legge fu stabilita per la prima volta da André Marie Ampère nel 1820 per la corrente continua. Ne consegue che i conduttori paralleli con correnti elettriche che fluiscono in una direzione si attraggono e in direzioni opposte si respingono.
La legge di Ampere è anche la legge che determina la forza con cui un campo magnetico agisce su un piccolo segmento di conduttore percorso da corrente. La forza con cui il campo magnetico agisce su un elemento di un conduttore percorso da corrente situato in un campo magnetico è direttamente proporzionale alla corrente nel conduttore e al prodotto vettoriale dell'elemento della lunghezza del conduttore e dell'induzione magnetica.
Si basa su questo principio, dove il rotore svolge il ruolo di un telaio con corrente, orientato nel campo magnetico esterno dello statore con una coppia M.
Uno dei passi più significativi nella scienza dell'elettricità e del magnetismo può essere giustamente considerato la scoperta dell'induzione elettromagnetica da parte di Michael Faraday
È su questo fenomeno che si basa il principio di funzionamento dei trasformatori e dei generatori elettrici, che convertono l'energia meccanica in energia elettrica.
Magneti e magnetismo: un campo magnetico è prodotto dal movimento di elettroni in alcuni materiali o dal passaggio di corrente attraverso fili o bobine
Gli esperimenti di Faraday: Mentre studiava l'induzione elettromagnetica, Faraday avvolse un filo attorno a un anello di ferro collegato ai poli di una batteria. Un altro filo, che racchiudeva parte dell'anello, conduceva al galvanometro. Di seguito è riportata una versione con bobina e magnete permanente
Gli enormi generatori installati nelle centrali elettriche sfruttano il principio dell'induzione elettromagnetica, scoperto da Faraday utilizzando un piccolo anello di ferro.
Auto elettrica. Germania, XIX secolo
Le macchine moderne azionate dallo stesso principio possono assumere forme diverse, dai potenti generatori e trasformatori della centrale termica del Brandeburgo...
...al treno che “si libra” sui binari della ferrovia sperimentale di Emsland su un “maglev”
Per molto tempo, la natura ha nascosto agli esseri umani la sua essenza elettromagnetica perché forniva un delicato equilibrio tra le cariche elettriche nel mondo circostante, a partire dai singoli atomi fino agli organismi complessi come te e me. Quando questo enigma è stato risolto, le persone hanno immediatamente trasformato queste forze della natura a proprio vantaggio, per le quali hanno dovuto creare una nuova scienza: sulle proprietà elettromagnetiche delle sostanze.
Nella catena di scoperte legate allo studio dei fenomeni elettrici e magnetici negli ultimi tre secoli, è difficile scegliere le più importanti. La creazione della bottiglia di Leida, l'invenzione della batteria elettrica e la scoperta degli effetti chimici, termici e, infine, magnetici della corrente elettrica furono tappe importanti nella comprensione della natura dell'elettromagnetismo. Il culmine di numerosi esperimenti eleganti e dispendiosi in termini di tempo, ingegnosi e semplici fu la creazione di una teoria contenuta in quattro equazioni apparentemente semplici, ora note come equazioni di Maxwell. In effetti, utilizziamo ciascuna di queste scoperte in un modo o nell'altro nella nostra vita quotidiana: batterie, lampadine, motori elettrici, telegrafo e telefono. Ma la scoperta dell'induzione elettromagnetica da parte di Faraday può essere giustamente considerata la più significativa nella scienza dell'elettricità e del magnetismo. Su questo fenomeno si basa il principio di funzionamento dei trasformatori e dei generatori elettrici che convertono l'energia meccanica in energia elettrica. La scoperta dell'induzione elettromagnetica, più di ogni altro risultato scientifico, ha contribuito all'ampia distribuzione dell'elettricità e alla sua disponibilità, che, senza esagerare, ha cambiato le nostre vite in modo irriconoscibile in appena circa cento anni.
Nella teoria dell'elettrodinamica esiste un'equazione differenziale che descrive il fenomeno dell'induzione elettromagnetica come la relazione tra la tensione elettrica e la variazione del campo magnetico nel tempo. Ma prima che apparisse l'equazione, fu stabilito un fatto sperimentale: in un conduttore catturato in un campo magnetico variabile nel tempo, appare una forza elettromotrice (fem), proporzionale alla velocità di variazione del campo. Questa è la legge dell'induzione elettromagnetica scoperta da Michael Faraday. E.m.f. agisce sulle cariche elettriche del conduttore e, se il circuito è chiuso, al suo interno inizia a circolare una corrente elettrica. Modificando il campo magnetico, indipendentemente dallo spostamento del conduttore stesso o del magnete, è possibile generare una corrente elettrica e quindi convertire l'energia meccanica in energia elettrica - e questa è un'applicazione pratica della legge.
L'esempio "casalingo" più semplice di generatore elettrico è una torcia elettrica. All'interno del "bug" c'è un magnete permanente realizzato a forma di disco, che facciamo girare premendo la maniglia. Una metà del disco è il polo nord del magnete, l'altra metà è il polo sud. Due piccole bobine semicircolari sono fissate saldamente attorno al magnete del rotore. Quando ruotiamo il magnete del rotore, il campo magnetico in cui si trovano le bobine cambia continuamente, la corrente alternata scorre attraverso di esse e una piccola lampadina a incandescenza collegata alle bobine si accende.
Recentemente è apparsa un'altra versione di torcia senza batterie chiamata torcia di Faraday. Quando lo agiti, un magnete a forma di cilindro si muove attorno a una bobina collegata a un condensatore, nella bobina viene generata corrente e il condensatore si carica. E si scarica attraverso il LED.
Un altro esempio quotidiano è un microfono elettrodinamico utilizzato nei sistemi di amplificazione del suono. In esso, una bobina attaccata ad un diaframma oscilla sotto l'influenza della voce tra i poli di un magnete permanente. Ecco come l'energia meccanica delle nostre corde vocali viene convertita in energia elettrica. Ora l'induzione elettromagnetica sembra semplice e comprensibile, ma 250 anni fa gli scienziati stavano appena iniziando a comprendere la connessione tra elettricità e magnetismo e sono stati necessari molti sforzi per garantire che le persone avessero a disposizione così tanti dispositivi convenienti e spesso insostituibili.
Gli esperimenti con l'elettricità divennero molto popolari a metà del XVIII secolo. Furono inventate macchine per generare elettricità per attrito, furono effettuate dimostrazioni spettacolari con l'accensione dell'etere, facendo passare una scintilla attraverso una signora che dondolava su un'altalena, e perfino per la preparazione dell'acqua elettrizzata, considerata benefica per la salute.
E così nel 1745, un canonico tedesco e allo stesso tempo un fisico di Leida, Peter von Muschenbreck, fissò un chiodo nel collo di una brocca d'acqua e lo toccò al conduttore di una macchina elettrica funzionante. Dopo aver interrotto il contatto, il tocco del chiodo provocò un colpo molto forte, da cui il braccio e la spalla del canonico divennero insensibili, e "tutto il corpo di Muschenbrek tremò come se fosse stato colpito da un fulmine". L'esperimento cominciò a ripetersi ovunque, e il francese Jean Nollet riuscì persino a far "rabbrividire" un'intera catena di monaci che si tenevano per mano in una certosa a Parigi. È così che è nata la "barra di Leida", in poche parole, un condensatore.
Per una coincidenza, nell'anno in cui fu aperta la bottiglia di Leida, nacque Alessandro Volta, che cinquant'anni dopo inventò la pila elettrica, e i fisici ebbero finalmente la meravigliosa opportunità di ottenere una corrente elettrica di durata sufficiente per cercare di trovare una connessione tra elettrico e magnetico. fenomeni. Solo 20 anni dopo, nel 1820, fu ottenuto il primo risultato: l'omonimo del famoso narratore Hans Christian Oersted scoprì la deflessione dell'ago della bussola sotto l'influenza di una corrente che scorre lungo il meridiano. E il geniale sperimentatore André Marie Ampere predisse e confermò sperimentalmente che una barra d'acciaio posta all'interno di una spirale attraverso la quale scorre corrente si magnetizza. Ciò segnò l'inizio dello sviluppo di dispositivi di grande valore: gli elettromagneti, che ancora oggi rimangono elementi indispensabili di molti dispositivi elettrici.
Ben presto Oersted riferì la reciprocità del fenomeno elettromagnetico da lui scoperto: osservò il movimento di una batteria sospesa su un filo collegato a un circuito quando un magnete si avvicinava ad essa. Questi progressi hanno permesso a Michael Faraday di creare un dispositivo molto semplice ma importante: l'estremità di un conduttore sospeso è stata abbassata in un serbatoio di mercurio, nel quale un magnete verticale leggermente sporgente sopra la superficie del mercurio è entrato dal basso. Quando la corrente passava attraverso il mercurio e il conduttore, quest'ultimo cominciava a ruotare attorno al magnete. Era quasi un motore elettrico! Nelle sue versioni moderne non è presente il mercurio pericoloso e il magnete permanente viene spesso sostituito da un elettromagnete, ma il principio di funzionamento rimane lo stesso. Ora restava da rispondere all'ultima domanda: se la corrente elettrica crea un campo magnetico, la natura prevedeva l'opzione opposta?
Per molto tempo gli esperimenti non hanno portato risultati. Non importa come i magneti fossero posizionati vicino alle bobine o ai fili, non si formavano correnti. E nel 1831 Faraday fece la sua più grande scoperta: il fenomeno dell'induzione elettromagnetica. Faraday notò che ogni volta che cambia il campo magnetico appare una corrente. Ad esempio, a causa del movimento di un magnete o dell'aumento o della diminuzione della corrente (se il ruolo del magnete è svolto da un conduttore percorso da corrente). Per la dimostrazione furono avvolti due fili attorno ad un anello di ferro, uno collegato alla batteria, l'altro al galvanometro. Quando il primo circuito è stato chiuso, è stata osservata una forte deflessione dell'ago del galvanometro e quando è stato aperto è stata osservata una deviazione di segno opposto. È così che Faraday è riuscito a “ottenere elettricità dal magnetismo”. Dopo numerosi esperimenti, egli stesso realizzò il primo esemplare di generatore di corrente elettrica diverso dalla batteria. Per essere onesti, va detto che quasi contemporaneamente a Faraday, ma indipendentemente da lui, il fenomeno dell'induzione elettromagnetica fu scoperto dal fisico americano Joseph Henry.
Ci sono voluti diversi decenni per passare all'applicazione industriale della scoperta. Un passo importante lungo questo percorso è stato il passaggio dai magneti permanenti agli elettromagneti più efficienti. Ma qui all'inizio sono sorte alcune difficoltà. Dopotutto, un elettromagnete crea un campo magnetico solo se la corrente lo attraversa, ed era necessario utilizzare una macchina magnetoelettrica o una batteria separata per eccitare l'elettromagnete del generatore principale stesso. E qui non è stato senza una scoperta fisica, che alla fine ha permesso di risolvere questo problema. Nel 1866, diversi ricercatori scoprirono il principio dell'autoeccitazione, e tra questi c'era l'ingegnere e imprenditore tedesco Werner Siemens (fondatore della famosa società Siemens), sul quale fece un rapporto all'Accademia di Berlino “Sulla trasformazione del lavoro in corrente elettrica senza l’uso di magneti permanenti”. Grazie a questa scoperta è apparsa una dinamo: un generatore elettrico che eccita i suoi elettromagneti con la propria corrente. Questo fenomeno non ha nulla a che fare con le invenzioni del barone di Munchausen, che si tirò fuori dalla palude. Con la conservazione dell'energia, qui tutto è in ordine: dopo aver interrotto la corrente, il nucleo di ferro dolce presenta una certa magnetizzazione residua, sufficiente per creare una piccola corrente nell'elettromagnete e, di conseguenza, un campo magnetico con l'inizio della rotazione, che a sua volta inizierà a indurre una corrente nel circuito principale del generatore.
I moderni generatori di energia sono incredibilmente diversi. Dai piccoli dispositivi ai giganteschi generatori di centrali idroelettriche da migliaia di tonnellate con un diametro di decine di metri. La scoperta dell'induzione elettromagnetica si è rivelata così utile e universale che la sua importanza e il suo valore pratico sono forse difficili da sopravvalutare. Quando una volta Faraday fu interrogato dal Lord Cancelliere o dal Primo Ministro sui vantaggi della sua scoperta, lo scienziato, sebbene completamente privo di spirito imprenditoriale, rispose: “Il punto è, signore, che probabilmente presto potrete ottenere le tasse da."
Sidar ha scritto:
La domanda è, ovviamente, interessante (soprattutto per gli studenti in base ai risultati della valutazione delle risposte negli esami e nei test del computer)!?
XVI - XVII Secolo. Osservazione dei fatti di magnetizzazione del “ferro” (oggetti di ferro) e smagnetizzazione (o rimagnetizzazione) dell'ago della bussola magnetica durante i fulmini.
1751 W. Franklin. Esperimenti sulla “magnetizzazione di aghi con elettricità” o rimagnetizzazione di aghi di acciaio con una “scintilla elettrica” da un “conduttore primario”, una fonte di elettricità statica (una macchina elettrostatica, una bottiglia di Leida).
[Benjamin Franklin, Esperimenti e osservazioni sull'elettricità. – M.: Casa editrice dell'Accademia delle Scienze dell'URSS, 1956]
1758 Giambattista Beccaria (G. Beccaria), professore all'Università di Torino. Una ripetizione degli esperimenti di Franklin del 1751 con la magnetizzazione e l'inversione della polarità di un filo di ferro mediante una scarica elettrostatica e la formulazione di un'ipotesi: "...se il fluido elettrico non causi qualche movimento di circolazione periodica continua impercettibile universale ... in tutti i casi l'aspetto e il mantenimento delle proprietà magnetiche."
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1804 B. Mojon, professore di chimica a Genova, e indipendentemente da lui C. L. Morozzo a Torino condussero esperimenti sulla magnetizzazione di un ago d'acciaio utilizzando una batteria galvanica, simile a quella per le scariche da sorgenti di elettricità statica.
21 luglio 1820 GH Oersted. Scoperta sperimentale dell'“azione sull'ago magnetico” di orientamento senza contatto della corrente galvanica.
Novembre 1820 DF Arago. Esperimento sull'effetto magnetizzante di un conduttore percorso da corrente (attrazione di limatura di ferro) e sulla magnetizzazione di una barra d'acciaio mediante un conduttore a spirale con corrente galvanica.
1862 JC Maxwell. L'ipotesi di un nuovo fenomeno e l'introduzione del concetto di “corrente elettrica di spostamento” (“una variazione del campo elettrico provoca un campo magnetico”).
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1876 G. Rowland. Il primo esperimento (condotto in laboratorio e su suggerimento di G. Helmholtz) con un risultato positivo che conferma l'effetto del magnesio della corrente di convezione.
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1881 JJ Thomson. Propose una formula per il campo magnetico delle cariche elettriche in movimento progressivo di qualsiasi corrente elettrica: corrente galvanica, convettiva o di spostamento (“formula di J. Thomson”).
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1885-1888 Radiografia di VK. Conferma dei risultati dell'esperimento di Rowland del 1876 e rilevazione dell'effetto magnetico di un dielettrico polarizzato in movimento (“corrente di Roentgen”).
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1889 SF Thompson. Esperienza qualitativa nell'indicazione del campo magnetico vorticoso in un magnete quando cambia il campo elettrico in un dielettrico.
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1890 Heinrich Hertz. Generalizzazione delle equazioni di Maxwell per i mezzi in movimento (equazioni di Maxwell-Hertz).
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1901-1903 A. A. Eikhenwald. Conferma sperimentale qualitativa e quantitativa dell'equivalenza dell'azione magnetica delle correnti elettriche di conduzione, di convezione e di spostamento.
[Eikhenvald A.A. Sull'azione magnetica dei corpi che si muovono in un campo elettrostatico (1904) - Nel libro: A.A. Eikhenvald, Izbr. lavoro. - M.: GTTI, 1956, p. 7 – 109].
1912-1913 Paolo Langevin. – Un tentativo di dimostrare l’unità dei fenomeni dell’azione magnetica della corrente di conduzione elettrica, della corrente di convezione e della corrente di spostamento nel quadro della “Legge della corrente di spostamento di Maxwell”.
[P. Langevin, “Grani di elettricità e dinamica elettromagnetica” (Documento presentato alla Società di fisica francese nel 1912) e “L'inerzia dell'energia e le sue conseguenze” (Documento consegnato alla Società di fisica francese il 26 marzo 1913) - Nel libro: P Langevin, Fav. lavori. – M.: IL, 1949, p. 156 – 215, 216 – 254].
1980 A. M. Sidorovich. Una nuova concezione del fenomeno dell'induzione elettromagnetica e la formulazione della “Legge dell'Induzione Elettromagnetica” e delle sue conseguenze.
[Sidorovich A.M., Sull’interpretazione binario-inversa delle equazioni di Maxwell e dei fenomeni di induzione // Vesci AN BSSR. Ser. Mat.fisico Navuk, 1980, n. 3, pag. 126; Sidorovich A. M., Induzione elettromagnetica (nuova concezione). --Proc. interno Sintomo (ISEF’87), Pavia, Italia, settembre 1987, p. 25-27.].
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In pratica, il fenomeno dell'induzione elettromagnetica significa che in qualsiasi circuito chiuso di un magnete si formano induttivamente un campo magnetico e una magnetizzazione (polarizzazione magnetica) quando cambia il flusso di induzione elettrica attraverso la superficie delimitata da questo magnete. Ciò si verifica nei casi in cui il campo elettrico stesso cambia di ampiezza oppure il magnete si muove attraverso un campo elettrico esterno, attraversandolo.
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Nel 1820, H. Oersted scoprì l'effetto magnetico della corrente elettrica: fu scoperto un campo magnetico attorno a un filo con corrente elettrica. Pertanto, è stata dimostrata la connessione tra elettricità e magnetismo. A. Ampere, basandosi sull'unità dei fenomeni elettrici e magnetici, sviluppò la prima teoria del magnetismo, ponendo così le basi dell'elettrodinamica. Ha distinto tra i concetti di corrente elettrica e di tensione elettrica. I concetti principali del suo concetto erano "corrente elettrica", "circuito elettrico". Per corrente elettrica, Ampere comprendeva i processi di connessione e separazione di particelle di elettricità con carica opposta che si alternano costantemente all'interno di un conduttore. (Il nome dell'unità di corrente è Ampere.) Giustificò la direzione del movimento della corrente - la direzione della carica positiva dell'elettricità, e stabilì anche la legge dell'interazione meccanica di due correnti che fluiscono in piccole sezioni di conduttori situate ad alcuni distanza l'uno dall'altro. Ne consegue da questa legge. che i conduttori paralleli con correnti che fluiscono in una direzione si attraggono e quelli in direzioni opposte si respingono. Dall'idea di un magnete come un insieme di correnti elettriche situate su piani perpendicolari alla linea che collega i poli del magnete, è seguita la conclusione naturale che un solenoide è equivalente a un magnete. Il significato rivoluzionario di questa conclusione era evidente: per spiegare il fenomeno del magnetismo non era più necessaria la presenza di un “fluido magnetico”: l'intero fenomeno del magnetismo poteva essere ridotto alle interazioni elettrodinamiche. File di caricamento del modulo HTML. Inserisci il tipo di file vshare.io .
Il passo successivo nello sviluppo dell'elettrodinamica fu la scoperta da parte di M. Faraday del fenomeno dell'induzione elettromagnetica - eccitazione mediante un campo magnetico alternato di forza elettromotrice nei conduttori - che divenne la base dell'ingegneria elettrica. Un risultato importante della sua ricerca è stata anche la dimostrazione che alcuni tipi di elettricità sono di natura identica, indipendentemente dalla loro fonte. La scoperta della legge dell'elettrolisi (l'effetto chimico della corrente elettrica è direttamente proporzionale alla quantità di elettricità che passa), la scoperta della rotazione del piano di polarizzazione della luce in un campo magnetico. Cercando di spiegare il fenomeno dell'induzione elettromagnetica basandosi sul concetto di azione a lungo raggio, ma incontrando difficoltà, suggerì che le interazioni elettromagnetiche avvengano attraverso un campo elettromagnetico, cioè. basato sul concetto di azione a corto raggio. Ciò segnò l'inizio della formazione del concetto di campo elettromagnetico, formalizzato da D. Maxwell.
4. Campo elettromagnetico ed etere di Maxwell
La teoria di Newton ha spiegato con successo il movimento dei pianeti attorno al Sole sotto l'influenza della gravità, ma non è riuscita a spiegare correttamente il movimento delle particelle caricate elettricamente che interagiscono tra loro attraverso lo spazio vuoto sotto l'influenza di forze elettriche e magnetiche - il modello dell'atomo assomiglia al modello del sistema solare (al centro dell'atomo c'è un nucleo carico positivamente attorno al quale ruotano gli elettroni). Esistono però delle differenze tra la forza gravitazionale e quella elettromagnetica: solo alcune particelle hanno carica elettrica, mentre tutte le forme di materia ed energia hanno gravità; le forze elettriche possono essere positive e negative (e particelle con cariche diverse si attraggono e particelle con la stessa carica si respingono) e gli oggetti gravitanti si attraggono solo; su piccola scala (ad esempio, nell'atomo), le forze elettromagnetiche predominano nettamente e su larga scala (ad esempio, sulla scala della Terra), predominano le forze gravitazionali. D.C. Maxwell derivò un sistema di equazioni che descrivono la relazione tra il movimento delle particelle cariche e il comportamento delle forze elettromagnetiche. Il concetto centrale della teoria di Maxwell era il concetto di campo, che eliminava la difficoltà. associato all’azione newtoniana a distanza. Nel 19 ° secolo il campo veniva descritto per analogia con un fluido in movimento, quindi veniva caratterizzato utilizzando termini come “flusso magnetico”, “linee di forza”, ecc. La descrizione del campo come liquido presuppone un mezzo che trasmette l'azione da una carica all'altra. Questo ipotetico liquido era chiamato etere. Si credeva che l'etere riempisse tutto lo spazio vuoto, rimanendo invisibile. I campi elettromagnetici erano rappresentati come tensioni nell'etere. Le particelle cariche generavano onde di tensione nell'etere. la cui velocità di propagazione, come risultarono dai calcoli, risultò essere di circa 300.000 km/s. La luce cominciò ad essere vista sotto forma di onde elettromagnetiche, che erano causate dal movimento di particelle cariche e che si propagavano nello spazio come vibrazioni dell'etere. Con la scoperta delle onde elettromagnetiche (onde radio, microonde, onde termiche (infrarosse), ultraviolette, raggi X, radiazioni gamma), divenne possibile testare la teoria dello spazio e del tempo di Newton.
Faraday implementò un nuovo approccio allo studio dei fenomeni elettrici e magnetici creando il concetto di campo. che è stato descritto utilizzando le linee di forza, poi Maxwell. introducendo il concetto preciso di campo elettromagnetico. formulato le sue leggi.
Dal concetto di Fresnel delle onde luminose trasversali, inevitabilmente seguivano domande su in quale mezzo si propagano le onde, perché non ci sono onde luminose longitudinali, come agisce l'etere sui corpi che si muovono in esso, ecc. Sono state avanzate molte ipotesi diverse riguardo alla trasversalità delle onde luminose (ad esempio, l'ipotesi di un etere assolutamente incomprimibile, l'ipotesi di un etere stazionario, l'ipotesi di un etere parzialmente trasportato dai corpi che si muovono in esso, ecc.). Quelli. l'esistenza stessa dell'etere non era in dubbio, poiché la propagazione delle onde richiedeva un mezzo appropriato.
Maxwell crea la teoria elettromagnetica della luce, stabilendo equazioni che spiegavano tutti i fatti allora conosciuti da un unico punto di vista. Hanno stabilito una connessione tra i cambiamenti nel campo magnetico e l'emergere della forza elettromotrice. Maxwell considerava il suo compito principale quello di portare i fenomeni elettrici nel regno della dinamica. Egli partiva dal fatto che la corrente elettrica non può essere considerata se non come un'azione di disposizione. e distribuzioni che si verificano nel tempo. Chiamò la causa delle correnti elettriche forza elettromotrice.
