“나는 전기 현상에서 나타나는 힘을 보편적인 자연력으로 오랫동안 생각해 왔기 때문에 이것으로부터 자기 작용을 추론해야 했습니다. 따라서 나는 강하게 결합된 상태에서 전기력이 자석에 어떤 영향을 미칠 것이라는 가설을 세웠습니다.
나는 여행 중이었고 화학 시스템의 개발에만 관심을 쏟았기 때문에 그것을 테스트하기 위한 실험을 수행할 수 없었습니다 4 .
한스 크리스티안 외르스테드
1819년에 이루어지고 1820년에 발표된 외르스테드의 발견은 다음과 같습니다. 외르스테드는 자기 자오선의 방향과 일치하는 방향의 자침 근처에 직선 도체를 놓고 전류를 흐르게 하면 자침이 편향된다는 사실을 발견했습니다. 외르스테드는 전류의 영향으로 자침에 작용하는 힘의 순간 크기를 결정하지 못했습니다. 그는 전류의 영향으로 바늘이 벗어나는 각도는 바늘과 전류 사이의 거리뿐만 아니라 현대 언어에서는 전류의 강도에 달려 있다는 점만 언급했습니다(Oersted 시대에는 전류 강도의 개념이 아직 확고하게 확립되지 않았습니다).
그의 발견에 관한 외르스테드의 이론적 고려는 충분히 명확하지 않았습니다. 그는 공간의 주변 지점에서 도체 주위에 소용돌이 특성을 갖는 "전기적 충돌"이 발생한다고 말했습니다. 이 발견이 처음 보고된 기사는 Ørsted의 "자기 바늘에 대한 전기 충돌의 영향에 관한 실험"입니다.
앙드레 마리 앙페르
외르스테드의 발견은 큰 관심을 불러일으켰고 새로운 연구의 원동력이 되었습니다. 1820년에도 새로운 결과가 얻어졌다. 따라서 Arago는 전류가 흐르는 도체가 자화되는 철 물체에 작용한다는 것을 보여주었습니다. 프랑스 물리학자 비오(Biot)와 사바르(Savard)는 자기 바늘에 전류를 전달하는 직선 도체의 작용 법칙을 확립했습니다. 전류가 흐르는 직선 도체 근처에 자침을 놓고 도체까지의 거리에 따라 바늘이 진동하는 주기의 변화를 관찰함으로써 전류가 흐르는 직선 도체 측면에서 자극에 작용하는 힘이 확인되었습니다. 도체와 도체를 극에 연결하는 직선에 수직으로 향하며 그 크기는 이 거리에 반비례합니다. 이 결과를 분석하여 현재 원소의 개념이 도입된 후 비오-사바르 법칙이라는 법칙이 확립되었습니다.
또한 1820년에는 프랑스인 앙드레 마리 앙페르(1775-1836)가 전자기학 분야에서 새로운 중요한 결과를 얻었습니다. 이때까지 앙페르는 이미 유명한 과학자였으며 수학, 물리학, 화학에 관한 많은 작품을 남겼습니다. 게다가 앙페르는 생물학과 지질학에도 매력을 느꼈습니다. 그는 철학에 깊은 관심을 가졌고 생애 말기에 과학 분류 문제를 다룬 대규모 작품 "철학 과학 연구"를 썼습니다. 앙페르의 세계관은 프랑스 교육자들과 유물론자들의 영향을 받아 크게 형성되었습니다. 물리적 현상에 대한 그의 견해는 대부분의 동시대 사람들의 견해와 달랐습니다. 그는 "무중력"이라는 개념에 반대했습니다. Ampere는 "각각의 새로운 현상 그룹에 대해 특별한 유체를 발명하는 것이 정말로 필요한가요?"라고 말했습니다. Ampère는 Arago에 따르면 자기 현상을 전기 현상으로 설명하는 Ampère 자신의 이론과 함께 "그가 가장 좋아하는 이론이 된"빛의 파동 이론을 매우 빠르게 받아들였습니다 5 . 앙페르는 칼로리 이론에 반대했으며 열의 본질은 원자와 분자의 움직임에 있다고 믿었습니다. 그는 빛의 파동 이론과 열 이론에 관한 논문도 썼습니다. 1820년 9월 초, 아라고는 프랑스 학자들에게 외르스테드의 발견을 알리고 곧 파리 과학 아카데미 회의에서 그의 실험을 시연했습니다. 앙페르는 이 발견에 매우 관심을 갖게 되었습니다. 우선, 자기 현상을 전기적 현상으로 환원하고 특수한 자성유체라는 개념을 없앨 수 있는 가능성에 대해 생각하게 되었다. 곧 Ampere는 이미 자신의 새로운 가설에 대해 보고하고 이를 확인해야 하는 실험에 대해 이야기하고 있었습니다. 그의 첫 번째 보고서에 대한 간략한 요약에서 Ampère는 다음과 같이 썼습니다.
“나는 외르스테드 씨가 관찰한 현상을 두 가지 일반적인 사실로 요약했습니다. 즉, 볼타 기둥에 존재하는 전류가 연결 도선의 전류와 동일한 방식으로 자침에 작용한다는 것을 보여주었습니다. 나는 연결 와이어의 작용에 따라 전체 자침의 인력 또는 척력을 확립하는 실험을 설명했습니다. 나는 내가 만들려고 했던 장치들, 특히 갈바니 나사와 나선에 대해 설명했습니다. 나는 후자가 모든 경우에 자석과 동일한 작용을 일으킬 것임을 지적했습니다. 그런 다음 나는 자석에 대한 내 견해에 관한 몇 가지 세부 사항을 다루었습니다. 이에 따르면 자석의 특성은 축에 수직인 평면에 위치한 전류에만 영향을 받습니다. 나는 또한 내가 지구에서 가정한 유사한 흐름에 관한 몇 가지 세부 사항을 다루었습니다. 그래서 나는 모든 자기 현상을 순전히 전기적 작용으로 환원시켰습니다." 6 .
1820년 말부터 1821년 초까지 그는 10개 이상의 보고서를 작성했습니다. 그 안에 Ampère는 그의 실험적 연구와 이론적 고려 사항을 모두 보고했습니다. 앙페르는 두 개의 직선 도체와 전류의 상호 작용, 두 개의 폐쇄 전류의 상호 작용 등을 실험적으로 시연했습니다. 그는 또한 솔레노이드와 자석의 상호 작용도 시연했습니다. 지구 자기 분야에서 솔레노이드와 자기 바늘의 등가 동작 및 기타 여러 실험.
앙페르의 이론적 결론은 그가 첫 번째 메시지에서 표현한 아이디어를 발전시킨 것입니다. 이제 그 결론은 실험적 연구를 통해 확인되었습니다. 그는 전류의 존재로 인한 자석의 특성과 이러한 전류의 상호 작용으로 인한 자석의 상호 작용을 설명했습니다. 처음에 앙페르는 이러한 전류를 거시적인 것으로 간주했으며, 조금 후에 분자 전류에 대한 가설에 이르렀습니다. Ampere는 또한 지구 자기장을 결정하는 전류가 지구 내부에 흐르고 있다고 믿으며 지구 자기 문제에 대한 상응하는 관점을 개발했습니다.
앙페르의 이론적 고려는 일부 물리학자들의 반대에 부딪혔습니다. 모든 사람이 '자성유체'의 존재를 즉시 거부할 수는 없습니다. 또한 Ayper의 견해는 물리적 현상에 대한 일반적인 이해에 맞지 않는 것 같았으며, 특히 거리뿐만 아니라 움직임(해류의 강도)에 의존하는 힘의 존재를 가정했습니다. 마지막으로, 그들은 데카르트적 아이디어를 수정한 것처럼 보일 수 있습니다. 실제로 앙페르는 전류 사이에 작용하는 힘에 대해 데카르트 정신으로 말했습니다. 그는 "그것(힘 - B.S.)을 공간에 확산된 액체의 반응으로 설명하려고 했으며 그 진동으로 인해 빛 현상이 발생했다"고 썼습니다.
그러나 이러한 추론은 앙페르에게는 일반적이지 않으며, 그의 주요 작품은 "경험으로부터 추론된 전기역학 현상 이론"입니다.
Ampere의 이론에 특히 적극적으로 반대한 사람은 전류의 상호 작용에 대한 다른 설명을 제안한 Biot였습니다. 그는 전류가 도체를 통해 흐를 때 그 작용에 따라 도체에 존재하는 혼란스럽게 위치한 자기 쌍극자가 특정 방식으로 방향을 잡는다고 믿었습니다. 그 결과, 도체는 자기 특성을 획득하고 전류가 흐르는 도체 사이에 작용하는 힘이 발생합니다.
앙페르는 패러데이의 소위 전자기 회전 발견을 바탕으로 이 이론에 반대했습니다. 패러데이는 특수 장치(그림 51)를 사용하여 전류 주위의 자석과 자석 주위의 전류가 연속적으로 회전한다는 사실을 확립했습니다(1821). 앰퍼는 다음과 같이 썼습니다.
“패러데이가 만든 최초의 연속 회전 운동의 발견이 발표되자마자 나는 그것이 이 가설을 완전히 반박한다는 것을 즉시 보았고 이것이 내 생각을 표현한 용어입니다... 한 방향으로 끊임없이 계속되는 움직임 , 마찰에도 불구하고, 매질의 저항에도 불구하고, 더욱이 두 물체의 상호 작용으로 인한 운동은 항상 같은 상태로 유지되는 것은 무기물의 특성에 대해 우리가 알고 있는 모든 것 중에서 전례 없는 사실입니다. 그는 갈바니 전도체에서 진행되는 작용이 정지 상태에서 이러한 전도체에 존재하는 특정 액체의 특별한 분포로 인해 발생할 수 없으며 일반적인 전기적 인력과 척력이 발생하는 원인임을 증명했습니다. 이 작용은 도체 내에서 이동하여 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 빠르게 전달되는 유체에만 기인할 수 있습니다." 8 .
실제로 힘 중심(예: 비오의 자기 쌍극자)이 일정하게 배열되지 않으면 항상 원래 위치로 돌아가도록 연속적인 움직임을 달성하는 것이 가능합니다. 그렇지 않으면 영구 운동 기계가 불가능하다는 원칙이 반박될 것입니다.
전류의 상호 작용, 자석과 솔레노이드의 등가성 등을 발견하고 여러 가설을 제시한 Ampere는 이 상호 작용의 정량적 법칙을 확립하는 임무를 스스로 설정했습니다. 이를 해결하기 위해 중력이나 정전기 이론에서 수행된 것과 유사한 방식으로 진행하는 것이 당연했습니다. 즉, 도체의 극미량 요소의 전체 상호 작용의 결과로 유한 도체와 전류의 상호 작용을 상상하는 것입니다. 전류가 흐르므로 이 문제를 미분 법칙을 찾는 것으로 축소합니다. 이는 전류를 전달하는 도체 요소 간 또는 전류 요소 간 상호 작용의 강도를 결정합니다.
그러나 이 작업은 중력이나 정전기 이론의 해당 작업보다 더 어렵습니다. 왜냐하면 물질의 점이나 점전하의 개념은 직접적인 물리적 의미를 가지며 이를 가지고 실험을 수행할 수 있기 때문입니다. 반면 전류의 요소는 그런 의미도 없고 그 당시에는 실현될 수도 없었습니다. 시간은 불가능했습니다. 암페어는 다음과 같이 진행됩니다. 알려진 실험 데이터를 바탕으로 그는 전류가 흐르는 도체 요소 간의 상호 작용력이 다음과 같다는 가설을 제시했습니다.
여기서 i 1 및 i 2 는 전류 강도, ds 1 및 ds 2 는 도체의 요소, r은 요소 사이의 거리, n은 (아직 알려지지 않은) 숫자, Φ (ε, θ 1, θ 2 )입니다. )는 도체 요소의 상대적 위치를 결정하는 아직 알려지지 않은 함수 각도입니다(그림 52).
이러한 가정은 성격이 다릅니다. 따라서 전류에 대한 dF의 의존성에 대한 가정은 실험에서 직접 따릅니다. 힘 dF가 ds 1 및 ds 2뿐만 아니라 아직 알려지지 않은 각도의 일부 기능에 비례해야 한다는 가정은 비록 직접적으로는 아니지만 실험을 통해 얻은 결과로 간주될 수도 있습니다. 족쇄 요소 사이의 거리에 대한 dF의 의존성에 대한 가정은 물론 중력 또는 전하 간의 상호 작용력과의 유사성에만 근거합니다.
서로 상대적으로 다르게 위치하며 크기와 모양이 다른 도체 사이의 상호 작용 힘을 측정하여 n과 각도 함수 Φ(ε, θ 1, θ 2 ;)의 표현을 결정할 수 있습니다. 그러나 앙페르 시대에는 문제의 전류가 작았기 때문에 이를 수행하는 것이 매우 어려웠습니다. Ampere는 다양한 위치와 다양한 모양의 전류를 갖는 도체의 평형 사례를 연구하여 상황에서 벗어났습니다. 그 결과, 그는 n과 Φ(ε, θ 1, θ 2 ;)를 결정하고 전류 요소의 상호 작용 법칙에 대한 최종 결과를 얻었습니다.
벡터 형식과 해당 단위에서 이 법칙은 다음과 같은 형식을 갖습니다.
여기서 dFi3은 두 번째 전류 요소에 작용하는 힘입니다.
따라서 Ampere가 확립한 법칙은 현재 Ampere의 법칙이라고 불리며 다음 공식으로 표현되는 전류의 두 요소의 상호 작용 법칙과 다릅니다.
Ampere의 실수는 계산 결과에 영향을 미치지 않았습니다. 왜냐하면 이 법칙은 닫힌 도체와 직류의 상호 작용을 결정하는 간단한 경우에 자연스럽게 적용되었기 때문입니다. 이 경우 두 공식은 모두 동일한 결과를 가져옵니다. 왜냐하면 닫힌 루프를 통해 적분하면 0이 되는 양만큼 서로 다르기 때문입니다.
1826년 앙페르의 주요 저작인 "경험으로부터 파생된 전기역학 현상 이론"이 출판되었습니다. 이 책에서 앙페르는 전기역학에 대한 자신의 연구를 체계적으로 제시했으며, 특히 전류 요소의 상호 작용 법칙의 유도를 제시했습니다. Ampere의 작품을 검토한 결과, 그가 이러한 개념에 대한 명확하고 정확한 공식을 제공하지는 않았지만 "전류 강도"라는 개념과 * "전압"이라는 개념을 사용했다는 점에 유의해야 합니다. . Ampere는 전류 강도를 측정하는 장치(전류계)를 만드는 아이디어도 내놓았습니다. 마지막으로, 앙페르는 전자기 전신에 대한 아이디어를 제안했고, 이후 이를 실행에 옮겼다는 점을 지적해야 한다.
19세기 전반 전기역학의 중요한 업적. 직류 회로의 법칙이 확립되었습니다. 이미 19세기 초에 말이죠. 회로의 전류 강도(전류의 효과)는 도체의 특성에 따라 달라진다고 제안되었습니다. 따라서 도체의 단면적이 클수록 Petrov 요소가 커집니다. 얼마 후에 Davy는 도체에 대한 전류의 화학적 효과의 의존성을 확립했는데, Davy는 이 효과가 더 클수록 도체가 짧을수록 단면적이 커진다는 것을 보여주었습니다.
게오르그 옴
20년대 중반, 독일의 물리학자 게오르그 옴(1787-1854)은 직류 회로를 연구하기 시작했습니다. 우선, Ohm은 전류의 크기가 도체의 길이, 단면적 및 회로에 포함된 갈바니 요소의 수에 따라 달라진다는 사실을 실험적으로 확립했습니다. 전류를 측정하기 위해 Ohm은 실에 매달린 자기 바늘이 있는 비틀림 천칭인 간단한 검류계를 사용했습니다. 전류 회로에 연결된 도체가 화살표 아래에 배치되었습니다. 도체에 전류가 흐르면 자침이 편향됩니다. 비틀림 저울의 헤드를 돌려 포인터를 원래 위치로 가져옴으로써 Ohm은 작은 포인터에 작용하는 힘의 순간을 측정했습니다. 앙페르와 마찬가지로 그도 이 순간의 크기가 전류의 세기에 비례한다고 믿었습니다.
쌀. 53. 옴의 장치 (옴의 그림)
먼저 Ohm은 회로에 연결된 도체의 길이에 대한 전류의 의존성을 조사했습니다. 전류원으로 그는 비스무트와 구리로 구성된 열전소자를 사용했습니다(그림 53). 문자 P 모양의 비스무트 막대 bb"가 구리 스트립에 연결되어 있습니다. Ohm은 "자기 작용의 힘"이 연구중인 도체의 전류 (전류 강도)는 공식에 의해 결정됩니다
X=a/(b+x),
여기서 x는 도체의 길이이고 a와 b는 상수이며 a는 열전소자(erregende Kraft)의 여기력에 따라 달라지며 b는 열전소자를 포함한 나머지 회로의 특성에 따라 달라집니다.
그런 다음 Ohm은 하나가 아닌 m개의 동일한 전류 소스가 회로에 연결되면 "전류의 자기 작용 강도"를 확인했습니다.
X=ma/(mb+x).
Ohm은 또한 도체의 전류 강도 X가 길이와 단면에 따라 어떻게 달라지는지 결정했습니다. 그는 그것을 발견했다
X = kw a/l,
여기서 k는 도체의 전도도 계수(Leitungsvermogen), w는 단면적, l은 도체의 길이, 는 도체 끝의 전압(Electrische Spannung)입니다.
Ohm은 전류를 전달하는 균일한 도체를 따라 전위 "전기적 힘"의 분포를 연구했습니다. 이를 위해 그는 도체의 한 지점이 접지되었을 때 도체의 여러 지점에 연결한 전위계를 사용했습니다. 마지막으로 옴은 자신이 발견한 패턴을 이론적으로 이해하려고 노력했습니다. 그는 도체를 따라 전기가 흐르는 전류라는 개념에서 출발했습니다. 그는 전류와 열 흐름 사이의 비유를 그렸습니다. 그는 열의 흐름처럼 전기가 도체를 통해 한 층이나 요소에서 근처의 다른 층이나 요소로 흐른다고 믿었습니다. 열 흐름은 이 열이 흐르는 막대 근처 층의 온도 차이(즉, 온도 구배)에 의해 결정됩니다. 마찬가지로 옴은 전기의 흐름이 도체 근처 부분의 전기력 차이에 의해 결정되어야 한다고 믿습니다. 그가 썼다:
“나는 다른 동일한 상황에서 근처에 있는 두 요소 사이의 (전기 전달 - B.S.) 크기가 열 연구에서 허용되는 것과 마찬가지로 이러한 요소의 전기력 차이에 비례한다고 믿습니다. 두 열 요소 사이의 열 전달은 온도 차이에 비례합니다." 9 .
여기서 전기력이란 옴은 전기장의 강도를 의미하는 것이 아니라 갈바니 회로의 한 지점이 접지된 경우 도체의 모든 지점에 연결된 검전기에 의해 표시되는 값, 즉 전위차를 의미합니다. 옴은 이 양을 "전기적 힘"이라고도 불렀습니다.
종종 그렇듯이, 비유를 너무 멀리 확장하면 오류가 발생합니다. 따라서 옴은 온도가 열량에 비례한다는 사실에서 도체의 "전기력"이 각 지점의 전기량에 비례한다는 잘못된 결론을 내렸습니다. 전류 회로를 따라 전위가 전파되는 문제를 해결하면서 Ohm은 도체의 해당 위치에서 전기량을 발견했다고 믿었습니다.
옴이 발견하고 그의 이름을 딴 법칙은 즉시 인정을 받지 못했습니다. 30년대에는 이에 대한 의구심이 제기되었고 사용의 한계가 지적되었습니다. 그러나 보다 진보된 측정 방법을 사용한 다양한 물리학자들의 여러 연구에서 옴의 결론은 확증되었고 그의 법칙은 보편적인 인정을 받았습니다. 이를 통해 옴의 오해도 바로잡았다.
키르히호프(Kirchhoff)는 1845~1848년에 쓴 그의 작품에서 "전기적 힘"의 개념을 명확히 했습니다. 그는 정전기학에서 이 양의 개념과 전위 개념의 동일성을 확립했습니다. Kirchhoff는 또한 전기 회로에 대한 잘 알려진 규칙을 확립했습니다.
옴의 법칙이 발견된 지 15년 이상이 지나서 회로의 전류에 의해 생성되는 열의 양을 결정하는 법칙이 확립되었습니다. 그것은 영국인 Joule(1843)에 의해 실험적으로 확립되었고 상트페테르부르크 학자 E. H. Lenz(1844)에 의해 독립적으로 확립되었습니다. 현재 이를 줄-렌츠 법칙이라고 합니다.
1 참조: Jones W. The Life and Letters of Faraday. Vol. II. 런던, 1870p. 395.
2 에르스테드 H. Ch. Der Geist und der Natur B. 2, MCnchen, 1851, S. 435.
3 Winterl I. Darstellung der vier Bestandtheil der anorganischen Natur. 베르나, 1804년.
4 에르스테드 H. Ch. J.Chem. Phys., B. 32, 1821, s. 200-201.
5 Arago F. 유명한 천문학자, 물리학자 및 기하학자의 전기. T.II. 상트페테르부르크, I860, p. 304.
6 암페어 A.M. 전기역학. M., 소련 과학 아카데미 출판사, 1954, p. 410-411.
7 암페어 A. M. 전기역학, p. 124.
8 암페어 A.M. 전기역학, p. 127-128.
9 Ohm G. Gesammelte Adhandlungen. 라이프치히, 1892, S. 63.
회로의 전류는 항상 어떤 방식으로든 나타납니다. 이는 특정 부하에서 작동하거나 전류의 수반되는 효과일 수 있습니다. 따라서 전류의 영향으로 주어진 회로에서 전류의 존재 여부를 판단할 수 있습니다. 부하가 작동하면 전류가 있습니다. 전류에 수반되는 전형적인 현상이 관찰되면 회로 등에 전류가 있는 것입니다.
일반적으로 전류는 열, 화학적, 자기(전자기), 빛 또는 기계적 등 다양한 효과를 일으킬 수 있으며 다양한 유형의 전류 효과가 동시에 발생하는 경우가 많습니다. 이 기사에서는 전류의 이러한 현상과 영향에 대해 논의할 것입니다.
전류의 열 효과
직접 또는 교류 전류가 도체를 통과하면 도체가 가열됩니다. 다양한 조건과 용도의 가열 전도체는 금속, 전해질, 플라즈마, 용융 금속, 반도체, 반금속일 수 있습니다.
가장 간단한 경우, 예를 들어 니크롬선을 통해 전류가 흐르면 가열됩니다. 이 현상은 전기 주전자, 보일러, 히터, 전기 스토브 등의 가열 장치에 사용됩니다. 전기 아크 용접에서 전기 아크의 온도는 일반적으로 7000 ° C에 도달하고 금속이 쉽게 녹습니다. 이는 열 효과이기도합니다. 현재의.
회로의 한 부분에서 방출되는 열의 양은 이 부분에 인가되는 전압, 흐르는 전류의 값 및 흐르는 시간()에 따라 달라집니다.
회로 섹션에 대한 옴의 법칙을 변환하면 전압이나 전류를 사용하여 열량을 계산할 수 있지만 회로의 저항도 알아야 합니다. 난방. 또는 회로의 전류와 전압을 알면 생성된 열량을 쉽게 찾을 수 있습니다.
전류의 화학적 작용
직류의 영향을 받는 이온을 포함하는 전해질 - 이것은 전류의 화학적 효과입니다. 전기분해 중에 음이온(음이온)은 양극(양극)으로 끌어당겨지고, 양이온(양이온)은 음극(음극)으로 끌어당겨집니다. 즉, 전기분해 과정에서 전해질에 포함된 물질이 전류원의 전극에서 방출된다.
예를 들어, 한 쌍의 전극을 특정 산, 알칼리 또는 염 용액에 담그고 회로에 전류를 흘려 보내면 한 전극에는 양전하가 생성되고 다른 전극에는 음전하가 생성됩니다. 용액에 포함된 이온은 반대 전하로 전극에 침착되기 시작합니다.
예를 들어, 황산구리(CuSO4)를 전기분해하는 동안 양전하를 띤 구리 양이온 Cu2+는 음전하를 띤 음극으로 이동하고, 그곳에서 누락된 전하를 받아 중성 구리 원자가 되어 전극 표면에 침전됩니다. 수산기 -OH는 양극에서 전자를 포기하여 산소를 방출합니다. 양전하를 띤 수소 양이온인 H+와 음전하를 띤 음이온인 SO42-는 용액에 남아있게 됩니다.
예를 들어, 전류의 화학적 작용은 산업에서 물을 구성 요소(수소와 산소)로 분해하는 데 사용됩니다. 전기분해를 이용하면 일부 금속을 순수한 형태로 얻을 수도 있습니다. 전기분해를 이용하여 특정 금속(니켈, 크롬)의 얇은 층을 표면에 코팅합니다.
1832년에 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 전극에서 방출된 물질의 질량 m은 전해질을 통과하는 전하 q에 정비례한다는 사실을 확립했습니다. 직류 I가 시간 t 동안 전해질을 통과하면 패러데이의 전기분해 제1법칙이 유효합니다.
여기서 비례계수 k를 물질의 전기화학적 등가량이라고 합니다. 이는 단일 전하가 전해질을 통과할 때 방출되는 물질의 질량과 수치적으로 동일하며 물질의 화학적 성질에 따라 달라집니다.
도체(고체, 액체 또는 기체)에 전류가 있으면 도체 주위에 자기장이 관찰됩니다. 즉, 전류를 전달하는 도체가 자기 특성을 얻습니다.
따라서 예를 들어 자기 나침반 바늘의 형태로 전류가 흐르는 도체에 자석을 가져 오면 바늘이 도체에 수직으로 회전하고 도체를 철심 주위에 감고 통과하면 바늘이 도체에 수직으로 회전합니다. 도체를 통해 직류 전류가 흐르면 코어는 전자석이 됩니다.
1820년에 Oersted는 자침에 대한 전류의 자기 효과를 발견했으며, Ampere는 도체와 전류의 자기 상호 작용에 대한 정량적 법칙을 확립했습니다.
자기장은 항상 전류, 즉 전하 이동, 특히 하전 입자(전자, 이온)에 의해 생성됩니다. 반대 방향의 전류는 서로 밀어내고, 단방향 전류는 서로 끌어당깁니다.
이러한 기계적 상호 작용은 전류 자기장의 상호 작용으로 인해 발생합니다. 즉, 우선 자기 상호 작용이고 그다음에는 기계적 상호 작용입니다. 따라서 전류의 자기적 상호작용이 일차적입니다.
1831년에 패러데이는 한 회로에서 변화하는 자기장이 다른 회로에서 전류를 생성한다는 사실을 확립했습니다. 생성된 EMF는 자속의 변화율에 비례합니다. 오늘날 전자석(예: 산업용 변압기)뿐만 아니라 모든 변압기에서 사용되는 것이 전류의 자기 작용이라는 것이 논리적입니다.
가장 간단한 형태로 전류의 발광 효과는 백열등에서 관찰할 수 있으며, 이 램프의 나선은 통과하는 전류에 의해 백열로 가열되어 빛을 방출합니다.
백열등의 경우 빛 에너지는 공급된 전기의 약 5%를 차지하고 나머지 95%는 열로 변환됩니다.
형광등은 현재 에너지를 빛으로 보다 효율적으로 변환합니다. 수은 증기나 네온과 같은 불활성 가스의 전기 방전을 통해 받는 형광체 덕분에 전기의 최대 20%가 가시광선으로 변환됩니다.
전류의 발광 효과는 LED에서 더욱 효율적으로 구현됩니다. 전류가 pn 접합을 통해 순방향으로 전달되면 전하 캐리어(전자 및 정공)가 광자 방출과 재결합합니다(전자가 한 에너지 레벨에서 다른 에너지 레벨로 전이하기 때문에).
최고의 발광체는 GaAs, InP, ZnSe 또는 CdTe와 같은 직접 간격 반도체(즉, 직접적인 광학 밴드-밴드 전환을 허용하는 반도체)입니다. 반도체의 구성을 다양하게 함으로써 자외선(GaN)부터 중적외선(PbS)까지 다양한 파장의 LED를 만드는 것이 가능합니다. 광원으로서 LED의 효율은 평균 50%에 이릅니다.
위에서 언급한 바와 같이, 전류가 흐르는 각 도체는 그 주위에 원을 형성합니다. 자기 작용은 예를 들어 전기 모터, 자기 리프팅 장치, 자기 밸브, 계전기 등에서 동작으로 변환됩니다.
한 전류가 다른 전류에 미치는 기계적 작용은 앙페르의 법칙으로 설명됩니다. 이 법칙은 1820년 André Marie Ampère가 직류에 대해 처음으로 제정한 법칙입니다. 한 방향으로 전류가 흐르는 평행 도체는 끌어당기고 반대 방향으로는 밀어냅니다.
앙페르의 법칙은 전류를 전달하는 도체의 작은 부분에 자기장이 작용하는 힘을 결정하는 법칙이기도 합니다. 자기장이 자기장에 위치한 전류 운반 도체의 요소에 작용하는 힘은 도체의 전류와 도체 길이 요소와 자기 유도의 벡터 곱에 정비례합니다.
이는 회전자가 토크 M으로 고정자의 외부 자기장을 향하는 전류가 있는 프레임 역할을 하는 이 원리를 기반으로 합니다.
전기 및 자기 과학의 가장 중요한 단계 중 하나는 마이클 패러데이(Michael Faraday)의 전자기 유도 발견이라고 할 수 있습니다.
기계적 에너지를 전기로 변환하는 변압기와 발전기의 작동 원리는 이러한 현상에 기반을 두고 있습니다.
자석과 자성: 자기장은 일부 물질에서 전자의 이동과 와이어나 코일을 통한 전류의 흐름에 의해 생성됩니다.
패러데이의 실험: 전자기 유도를 연구하는 동안 패러데이는 배터리 극에 연결된 철제 링 주위에 와이어를 감았습니다. 링의 일부를 둘러싸는 또 다른 와이어가 검류계로 연결되었습니다. 아래는 코일과 영구 자석이 있는 버전입니다.
발전소에 설치된 대형 발전기는 패러데이가 작은 철제 고리를 이용해 발견한 전자기 유도 원리를 이용한 것이다.
전기차. 독일, 19세기
동일한 원리로 구동되는 현대 기계는 브란덴부르크 화력 발전소의 강력한 발전기 및 변압기 등 다양한 형태를 취할 수 있습니다.
..."자기부상열차"를 타고 엠스랜드의 실험 철도 레일 위를 "맴돌고 있는" 기차로
오랫동안 자연은 인간에게 전자기적 본질을 숨겼습니다. 개별 원자에서 시작하여 여러분과 저와 같은 복잡한 유기체로 끝나는 주변 세계의 전하 사이에 섬세한 균형을 제공했기 때문입니다. 이 수수께끼가 풀렸을 때 사람들은 즉시 이러한 자연의 힘을 유리하게 활용했으며 이를 위해 물질의 전자기적 특성에 관한 새로운 과학을 만들어야 했습니다.
지난 3세기 동안의 전기 및 자기 현상 연구와 관련된 일련의 발견 중에서 가장 중요한 것을 선택하는 것은 어렵습니다. 라이덴 병의 탄생, 전기 배터리의 발명, 전류의 화학적, 열적, 최종적으로 자기적 효과의 발견은 전자기학의 본질을 이해하는 데 중요한 단계였습니다. 수많은 우아하고 시간 소모적이며 독창적이고 간단한 실험의 정점은 이제 맥스웰 방정식으로 알려진 겉보기에 단순해 보이는 네 가지 방정식에 포함된 이론의 창조였습니다. 실제로 우리는 배터리, 전구, 전기 모터, 전신, 전화 등 일상 생활에서 이러한 발견을 어떤 방식으로든 사용합니다. 그러나 패러데이의 전자기 유도 발견은 전기와 자기 과학에서 가장 중요한 것으로 간주될 수 있습니다. 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 변압기와 발전기의 작동 원리는 이러한 현상에 기초합니다. 다른 어떤 과학적 성취보다 전자기 유도의 발견은 전기의 광범위한 보급과 가용성에 기여했으며, 이는 불과 약 100년 만에 우리의 삶을 인식할 수 없을 정도로 변화시켰습니다.
전기 역학 이론에는 전자기 유도 현상을 전기 전압과 시간에 따른 자기장의 변화 사이의 관계로 설명하는 미분 방정식이 있습니다. 그러나 방정식이 나타나기 전에 실험적 사실이 확립되었습니다. 시변 자기장에 걸린 도체에는 자기장의 변화율에 비례하여 기전력(emf)이 나타납니다. 이것이 바로 마이클 패러데이(Michael Faraday)가 발견한 전자기 유도 법칙입니다. E.m.f. 도체의 전하에 작용하고 회로가 닫히면 전류가 흐르기 시작합니다. 자기장을 변경하면 도체 자체나 자석을 움직여도 전류가 생성되어 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있으며 이는 이 법칙의 실제 적용입니다.
발전기의 가장 간단한 "가정" 예는 버그 손전등입니다. "버그" 내부에는 디스크 형태로 만들어진 영구 자석이 있으며 핸들을 누르면 회전합니다. 디스크의 절반은 자석의 북극이고 다른 절반은 남극입니다. 두 개의 작은 반원형 코일이 회전자 자석 주위에 고정되어 있습니다. 로터 자석을 회전하면 코일이 위치한 자기장이 항상 변하고 교류가 흐르고 코일에 연결된 작은 백열 전구가 켜집니다.
최근에는 배터리가 없는 또 다른 버전의 손전등인 패러데이 손전등이 등장했습니다. 흔들면 원통 모양의 자석이 콘덴서에 연결된 코일 주위를 움직이며 코일에 전류가 발생하여 콘덴서가 충전됩니다. 그리고 LED를 통해 방전됩니다.
또 다른 일상적인 예는 사운드 강화 시스템에 사용되는 전기 역학 마이크입니다. 그 안에는 다이어프램에 부착된 코일이 영구 자석의 극 사이에서 음성의 영향을 받아 진동합니다. 이것이 우리 성대의 기계적 에너지가 전기 에너지로 변환되는 방식입니다. 이제 전자기 유도는 간단하고 이해하기 쉬운 것처럼 보이지만 250년 전에 과학자들은 전기와 자기의 연관성을 이제 막 이해하기 시작했으며 사람들이 편리하고 대체할 수 없는 장치를 너무 많이 사용할 수 있도록 많은 노력을 기울여야 했습니다.
전기를 이용한 실험은 18세기 중반에 매우 인기를 끌었습니다. 마찰로 전기를 생산하는 기계가 발명되었고, 에테르에 불을 붙이고, 그네를 타는 여인에게 불꽃을 전달하는 등 화려한 시연이 이루어졌으며, 심지어 건강에 좋다고 여겨지는 전기수를 만드는 과정도 이루어졌습니다.
그래서 1745년에 독일의 한 대포와 동시에 라이덴 출신의 물리학자인 Peter von Muschenbreck이 물병의 목에 못을 박고 작동하는 전기 기계의 도체에 닿았습니다. 접촉이 끊어진 후 못을 만지면 매우 강한 타격이 발생하여 대포의 팔과 어깨가 마비되고 Muschenbrek의 "전신이 번개에 맞은 것처럼 흔들렸다". 실험은 모든 곳에서 반복되기 시작했고 프랑스인 Jean Nollet는 파리의 카르투지오 수도원에서 손을 잡고 있는 수도사 전체의 "전율"을 달성하기도 했습니다. 이것이 바로 "라이덴병(Leyden jar)"이 탄생한 방식입니다. 간단히 말해서 커패시터입니다.
우연히도 라이덴 병이 열렸던 해에 알레산드로 볼타(Alessandro Volta)가 태어났고, 그는 50년 후에 전기 배터리를 발명했으며, 물리학자들은 마침내 전기와 자기 사이의 연결을 찾는 데 충분한 지속 시간의 전류를 얻을 수 있는 놀라운 기회를 얻었습니다. 현상. 불과 20년 후인 1820년에 첫 번째 결과가 얻어졌습니다. 유명한 이야기꾼 Hans Christian Oersted의 이름을 딴 사람이 자오선을 따라 흐르는 전류의 영향으로 나침반 바늘이 휘어지는 것을 발견했습니다. 그리고 뛰어난 실험자 앙드레 마리 앙페르는 전류가 흐르는 나선형 내부에 놓인 강철 막대가 자화된다는 것을 실험적으로 예측하고 확인했습니다. 이는 매우 귀중한 장치, 즉 지금도 많은 전기 장치의 필수 요소로 남아 있는 전자석 개발의 시작을 의미합니다.
곧 Oersted는 자신이 발견한 전자기 현상의 상호성을 보고했습니다. 그는 자석이 접근했을 때 회로에 연결된 전선에 매달린 배터리의 움직임을 관찰했습니다. 이러한 발전을 통해 Michael Faraday는 매우 간단하면서도 중요한 장치를 만들 수 있었습니다. 매달린 도체의 끝을 수은 저장소로 낮추고 수은 표면 위로 약간 튀어나온 수직 자석이 아래에서 들어갔습니다. 전류가 수은과 도체를 통해 전달되면 후자가 자석 주위를 회전하기 시작했습니다. 거의 전기 모터였습니다! 최신 버전에는 위험한 수은이 없으며 영구 자석은 종종 전자석으로 대체되지만 작동 원리는 동일하게 유지됩니다. 이제 마지막 질문에 답하는 것이 남았습니다. 전류가 자기장을 생성한다면 자연은 반대 옵션을 제공 했습니까?
오랫동안 실험 결과가 나오지 않았습니다. 코일이나 전선 근처에 자석을 아무리 놓아도 전류가 발생하지 않았습니다. 그리고 1831년에 패러데이는 전자기 유도 현상이라는 가장 위대한 발견을 했습니다. 패러데이는 자기장이 변할 때마다 전류가 나타난다는 사실을 발견했습니다. 예를 들어, 자석의 움직임으로 인해 또는 전류의 증가 또는 감소로 인해(자석의 역할이 전류를 전달하는 도체에 의해 수행되는 경우). 시연을 위해 두 개의 와이어가 철제 링 주위에 감겨 있었는데, 하나는 배터리에 연결되고 다른 하나는 검류계에 연결되었습니다. 첫 번째 회로를 닫았을 때 검류계 바늘의 급격한 편향이 관찰되었고, 열었을 때 반대 기호의 편차가 관찰되었습니다. 이것이 바로 패러데이가 "자기로부터 전기를 얻는" 방법이었습니다. 수많은 실험 끝에 그는 배터리가 아닌 전류 발생기의 첫 번째 샘플을 직접 만들었습니다. 공평하게 말하자면, 패러데이와 거의 동시에, 그러나 그와는 별개로 전자기 유도 현상은 미국 물리학자 조셉 헨리(Joseph Henry)에 의해 발견되었다고 말해야 합니다.
이 발견을 산업적으로 적용하는 데에는 수십 년이 걸렸습니다. 이 경로에서 중요한 단계는 영구 자석에서 보다 효율적인 전자석으로의 전환이었습니다. 그러나 여기서 처음에는 몇 가지 어려움이 발생했습니다. 결국 전자석은 전류가 흐르는 경우에만 자기장을 생성하며, 주 발전기 자체의 전자석을 여기시키기 위해서는 별도의 자전기나 배터리를 사용해야 했습니다. 그리고 궁극적으로 이 문제를 해결할 수 있게 된 물리적 발견이 없었습니다. 1866년에 여러 연구자들이 자기 자극의 원리를 발견했으며 그중에는 독일의 엔지니어이자 기업가인 Werner Siemens(세계적으로 유명한 Siemens 회사의 창립자)가 있었으며 이에 대해 베를린 아카데미에서 "노동의 변화에 관하여"라는 보고서를 작성했습니다. 영구 자석을 사용하지 않고 전류로 변환합니다.” 이 발견 덕분에 자체 전류로 전자석을 자극하는 발전기 인 발전기가 나타났습니다. 이 현상은 늪에서 스스로 빠져 나온 뮌하우젠 남작의 발명품과는 아무런 관련이 없습니다. 에너지 보존을 통해 모든 것이 정돈됩니다. 전류를 끈 후 연철 코어는 전자석에 작은 전류를 생성하고 그에 따라 회전 시작과 함께 자기장을 생성하기에 충분한 잔류 자화를 나타냅니다. 그러면 발전기의 주 회로에 전류가 유도되기 시작합니다.
현대 발전기는 엄청나게 다양합니다. 소형 장치부터 직경 수십 미터의 거대한 천톤 수력 발전소 발전기까지. 전자기 유도의 발견은 매우 유용하고 보편적이어서 그 중요성과 실제 가치를 과대평가하기 어려울 것입니다. 한번은 총리나 총리가 패러데이에게 자신의 발견으로 인한 이점에 대해 질문했을 때, 그 과학자는 비록 기업가 정신은 전혀 없었지만 다음과 같이 대답했습니다. “요점은 선생님, 아마도 곧 세금을 받으실 수 있다는 것입니다. 그것에서."
시다르썼다:
물론 그 질문은 흥미로운 질문입니다(특히 시험과 컴퓨터 테스트에서 답변을 평가한 결과를 기반으로 하는 학생들의 경우)!?
XVI - XVII 세기. 번개가 치는 동안 "철"(철 물체)의 자화 및 자기 나침반 바늘의 탈자화(또는 재자화) 사실을 관찰합니다.
1751 W. 프랭클린. "전기로 바늘을 자화"하거나 정전기 발생원인 "1차 도체"(정전 기계, 라이덴병)의 "전기 스파크"로 강철 바늘을 재자화하는 실험.
[벤자민 프랭클린, 전기에 대한 실험 및 관찰. – M.: 소련 과학 아카데미 출판사, 1956]
1758 Giambattista Beccaria (G. Beccaria), 토리노 대학교 교수. 정전기 방전을 통한 철선의 자화 및 극성 반전에 대한 프랭클린의 1751년 실험 반복 및 가설 공식화 - "...전기 유체가 보편적으로 감지할 수 없는 연속적이고 주기적인 순환 운동을 일으키지 않는지 여부" ... 모든 경우에 자기 특성이 나타나고 유지됩니다."
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1804년 제노아의 화학 교수인 B. Mojon과 그와는 별도로 토리노의 C. L. Morozzo는 정전기원에서 방전되는 것과 유사한 갈바니 배터리를 사용하여 강철 바늘의 자화에 대한 실험을 수행했습니다.
1820년 7월 21일 G. H. 외르스테드. 갈바니 전류의 비접촉 지향 "자기 바늘에 대한 작용"에 대한 실험적 발견.
1820년 11월 D. F. 아라고. 전류가 흐르는 도체의 자화 효과(철가루의 인력)와 갈바니 전류가 흐르는 나선형 도체를 사용한 강철 막대의 자화에 대한 실험입니다.
1862년 J.C. 맥스웰. 새로운 현상에 대한 가설과 “변위 전류”(“전기장의 변화는 자기장을 발생시킨다”) 개념의 도입.
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1876 G. 롤랜드. 대류의 마그네슘 효과를 확인하는 긍정적인 결과를 얻은 첫 번째 실험(실험실에서 G. Helmholtz의 제안에 따라 수행).
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1881년 J. J. 톰슨. 그는 갈바니 전류, 대류 전류, 변위 전류 등 모든 전류의 점진적으로 이동하는 전하의 자기장에 대한 공식을 제안했습니다("J. Thomson의 공식").
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1885년 - 1888년 V. K. 엑스레이. 1876년 Rowland의 실험 결과 확인 및 이동하는 분극 유전체("뢴트겐 전류")의 자기 효과 감지.
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1889 S. F. 톰슨. 유전체의 전기장이 변할 때 자석의 소용돌이 자기장을 나타내는 질적 경험.
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1890년 하인리히 헤르츠. 이동 매체에 대한 Maxwell 방정식의 일반화(Maxwell-Hertz 방정식).
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1901년 - 1903년 A. A. 아이헨발트. 전도 전류, 대류 전류 및 변위 전류의 자기 작용 등가성에 대한 정성적 및 정량적 실험 확인.
[Eikhenvald A.A. 정전기장에서 움직이는 물체의 자기 작용에 대하여(1904) - 책에서: A.A. Eikhenvald, Izbr. 일하다. -M .: GTTI, 1956, p. 7 – 109].
1912년 - 1913년 폴 랑주뱅. – "맥스웰의 변위 전류 법칙"의 틀 내에서 전도 전류, 대류 전류 및 변위 전류의 자기 작용 현상의 통일성을 입증하려는 시도입니다.
[피. Langevin, “Grains of Electricity and 전자기 역학”(1912년 프랑스 물리 학회에 제출된 논문) 및 “Inertia of Energy and its Consequences”(1913년 3월 26일 프랑스 물리 학회에 제출된 논문) - 저서: P .Langevin, Fav. 공장. – M.: IL, 1949, p. 156 – 215, 216 – 254].
1980 A. M. Sidorovich. 전자기 유도 현상에 대한 새로운 개념과 “전자기 유도 법칙”의 공식화 및 그 결과.
[Sidorovich A.M., Maxwell 방정식 및 유도 현상의 이진 역 해석에 대해 // Vesci AN BSSR. Ser. 물리학 Navuk, 1980, No. 3, p. 126; Sidorovich A. M., 전자기 유도(새로운 개념). --Proc. 국제 증상 (ISEF'87), 이탈리아 파비아, 1987년 9월, p. 25-27.].
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실제로 전자기 유도 현상은 자석으로 둘러싸인 표면을 통한 전기 유도 흐름이 변할 때 자석의 폐쇄 회로에서 자기장과 자화(자기 분극)가 유도적으로 발생한다는 것을 의미합니다. 이는 전기장 자체의 크기가 변하거나 자석이 외부 전기장을 통과하여 이동하는 경우에 발생합니다.
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1820년에 H. Oersted는 전류의 자기 효과를 발견했습니다. 전류가 흐르는 전선 주위에서 자기장이 발견되었습니다. 이로써 전기와 자기의 연관성이 입증되었습니다. A. 앙페르는 전기와 자기 현상의 통일성을 바탕으로 최초의 자기 이론을 개발하여 전기 역학의 기초를 마련했습니다. 그는 전류와 전압의 개념을 구별했습니다. 그의 개념의 주요 개념은 "전류", "전기 회로"였습니다. 전류를 통해 앙페르는 도체 내에서 끊임없이 번갈아가는 반대 전하를 띤 전기 입자의 연결 및 분리 과정을 이해했습니다. (전류 단위의 이름은 암페어입니다.) 그는 전류 이동 방향, 즉 전기의 양전하 방향을 정당화하고 일부 도체의 작은 부분에 흐르는 두 전류의 기계적 상호 작용 법칙을 확립했습니다. 서로의 거리. 이 법에서 따랐습니다. 한 방향으로 전류가 흐르는 평행 도체는 끌어당기고, 반대 방향의 전류는 밀어냅니다. 자석의 극을 연결하는 선에 수직인 평면에 위치한 전류 집합으로 자석을 생각하면 솔레노이드가 자석과 동일하다는 자연스러운 결론이 나옵니다. 이 결론의 혁명적인 의미는 분명했습니다. 자성 현상을 설명하기 위해 "자성 유체"의 존재는 더 이상 필요하지 않았습니다. 자성의 전체 현상은 전기 역학적 상호 작용으로 축소될 수 있었습니다. HTML 양식 업로드 파일. 입력 유형 파일 vshare.io .
전기 역학 개발의 다음 단계는 M. Faraday가 전자기 유도 현상(도체에서 교류 기전력 자기장에 의한 여기)을 발견한 것인데, 이는 전기 공학의 기초가 되었습니다. 그의 연구의 중요한 결과는 특정 유형의 전기가 그 출처에 관계없이 본질적으로 동일하다는 입증이었습니다. 전기 분해 법칙의 발견(전류의 화학적 효과는 통과하는 전기의 양에 정비례함), 자기장에서 빛의 편광면 회전 발견. 그는 장거리 작용이라는 개념을 바탕으로 전자기 유도 현상을 설명하려고 했으나 어려움에 부딪히면서 전자기장을 통해 전자기 상호 작용이 일어난다고 제안했다. 단거리 행동의 개념을 기반으로합니다. 이는 D. Maxwell이 공식화한 전자기장 개념 형성의 시작을 의미했습니다.
4. 맥스웰의 전자기장과 에테르
뉴턴의 이론은 중력의 영향을 받아 태양 주위의 행성의 움직임을 성공적으로 설명했지만 전기력과 자기력의 영향을 받아 빈 공간을 통해 서로 상호 작용하는 전하를 띤 입자의 움직임, 즉 원자 모델을 정확하게 설명하지 못했습니다. 태양계 모델과 유사합니다(원자의 중심에는 전자가 회전하는 양전하를 띤 핵이 있습니다). 그러나 중력과 전자기력에는 차이가 있습니다. 일부 입자에만 전하가 있고 모든 형태의 물질과 에너지에는 중력이 있습니다. 전기력은 양수 및 음수일 수 있으며(전하가 다른 입자는 끌어당기고, 전하가 동일한 입자는 반발함) 중력을 받는 물체는 끌어당길 뿐입니다. 작은 규모(예: 원자)에서는 전자기력이 급격히 우세하고, 대규모(예: 지구 규모)에서는 중력이 우세합니다. D.C. Maxwell은 하전 입자의 움직임과 전자기력의 거동 사이의 관계를 설명하는 방정식 시스템을 도출했습니다. 맥스웰 이론의 중심 개념은 장(field) 개념이었는데, 이로 인해 어려움이 해소되었다. 뉴턴의 원거리 작용과 관련이 있습니다. 19세기에 이 필드는 움직이는 유체와 유사하게 설명되었으므로 "자속", "힘선" 등과 같은 용어를 사용하여 특성화되었습니다. 액체로서의 장에 대한 설명은 한 전하에서 다른 전하로 작용을 전달하는 매체를 전제로 합니다. 이 가상의 액체를 에테르라고 불렀습니다. 에테르는 모든 빈 공간을 채우고 눈에 보이지 않는 것으로 믿어졌습니다. 전자기장은 에테르의 장력으로 표현되었습니다. 하전된 입자는 에테르에 장력파를 생성했습니다. 계산에 따르면 전파 속도는 약 300,000km/s로 밝혀졌습니다. 빛은 하전 입자의 움직임에 의해 발생하고 에테르의 진동으로 공간을 통해 전파되는 전자기파의 형태로 간주되기 시작했습니다. 전자기파(전파, 마이크로파, 열(적외선), 자외선, X선파, 감마선)의 발견으로 뉴턴의 공간과 시간 이론을 테스트하는 것이 가능해졌습니다.
패러데이는 장의 개념을 만들어 전기 및 자기 현상 연구에 대한 새로운 접근 방식을 구현했습니다. 그것은 힘의 선을 사용하여 설명되었고 그 다음은 Maxwell이었습니다. 전자기장의 정확한 개념을 소개합니다. 법률을 공식화했습니다.
프레넬의 횡광파 개념에서 파동이 어떤 매질에서 전파되는지, 왜 종방향 광파가 없는지, 에테르가 그 안에서 움직이는 물체에 어떻게 작용하는지 등에 대한 질문이 필연적으로 뒤따릅니다. 광파의 횡단성에 관해 다양한 가설이 제시되었습니다(예를 들어, 절대 비압축성 에테르 가설, 정지 에테르 가설, 에테르 안에서 움직이는 물체에 의해 부분적으로 운반된다는 가설 등). 저것들. 파동의 전파에는 적절한 매질이 필요했기 때문에 에테르 자체의 존재는 의심의 여지가 없었습니다.
Maxwell은 단일 관점에서 당시 알려진 모든 사실을 설명하는 방정식을 확립하여 빛의 전자기 이론을 만듭니다. 그들은 자기장의 변화와 기전력의 출현 사이의 연관성을 확립했습니다. Maxwell은 전기 현상을 역학 영역으로 가져오는 것이 그의 주요 임무라고 생각했습니다. 그는 전류가 처분의 작용 외에는 고려될 수 없다는 사실에서 출발했다. 그리고 시간이 지남에 따라 발생하는 분포. 그는 전류의 원인을 기전력이라고 불렀습니다.
