אלקטרודינמיקה. היסטוריה ומהות הגילוי המדעי

גילויים מדעיים חשובים ביותר
ספרייה חינם / מדריך / התגליות המדעיות החשובות ביותר

אלקטרודינמיקה. היסטוריה ומהות הגילוי המדעי

התגליות המדעיות החשובות ביותר

מייד אחרי התגליות של אורסטד לפיסיקאים נראה טבעי למדי להסביר זאת בכך שכאשר זרם חשמלי עובר דרך מוליך, האחרון הופך למגנט. הסבר זה התקבל על ידי אראגו, הוא התקבל גם על ידי ביו.

האחרון בשנת 1820 הניח את ההנחה הבאה. כאשר זרם ישר פועל על מולקולה מגנטית, טבעה של פעולה זו זהה לזו של מחט ממוגנטת המונחת על היקפית של מוליך בכיוון מסוים, קבוע ביחס לכיוון הזרם הוולטאי. ביוט ופיזיקאים אחרים שחלקו את דעתו הסבירו את הפעולה האלקטרודינמית על ידי אינטראקציה של מגנטים אלמנטריים הנוצרים תחת פעולת הזרם בכל מוליך: כל מוליך שדרכו עובר הזרם הופך לצינור מגנטי.

הוצע הסבר אחר לגמרי אמפר... אבל קודם כל, כמה מילים על הביוגרפיה שלו.

אנדרה-מארי אמפר (1775-1836) נולד באחוזה הקטנה של פולמייר, שנקנה על ידי אביו בסביבת ליון.

היכולות יוצאות הדופן של אנדרה באו לידי ביטוי כבר בגיל צעיר. הוא מעולם לא הלך לבית הספר, אבל הוא למד קריאה וחשבון מהר מאוד. הילד קרא כל דבר ברצף שמצא בספריית אביו. כבר בגיל 14 קרא את כל עשרים ושמונה הכרכים של האנציקלופדיה הצרפתית. אנדרה הראה עניין מיוחד במדעים הפיזיקליים והמתמטיים. אבל בדיוק באזור זה, הספרייה של אביו בבירור לא הספיקה, ואנדרה החל לבקר בספריית ליון קולג' כדי לקרוא את יצירותיהם של מתמטיקאים גדולים.

בגיל 13, אמפר הציג את עבודתו הראשונה במתמטיקה באקדמיה של ליון.

בשנת 1789 החלה המהפכה הבורגנית הצרפתית הגדולה. אביו של אמפר הוצא להורג, הוא נותר ללא כספים. אנדרה נאלץ לחשוב על פרנסתו, והוא החליט לעבור לליון, לתת שיעורים פרטיים במתמטיקה עד שיוכל לקבל מורה במשרה מלאה בכל מוסד חינוכי.

יוקר המחיה עלה בהתמדה. למרות כל המאמצים והחיסכון, הכספים שהרוויחו בשיעורים פרטיים לא הספיקו. לבסוף, בשנת 1802, אמפר הוזמן ללמד פיזיקה וכימיה בבית הספר המרכזי של עיירת המחוז העתיקה בורקן ברס, 60 קילומטרים מליון. מאותו רגע החלה פעילות ההוראה הקבועה שלו, שנמשכה כל חייו.

4 באפריל 1803 אמפר מונה למורה למתמטיקה בליון ליון. בסוף 1804 עזב אמפר את ליון ועבר לפריז, שם קיבל משרת הוראה בבית הספר הפוליטכני המפורסם.

בשנת 1807, אמפר מונה לפרופסור בבית הספר הפוליטכני. בשנת 1808 קיבל המדען את תפקיד המפקח הראשי של האוניברסיטאות. בין 1809 ל-1814 Ampère פרסם כמה מאמרים יקרי ערך על תורת הסדרות.

תקופת הזוהר של פעילותו המדעית של אמפר חלה בשנים 1814–1824 והיא קשורה בעיקר לאקדמיה למדעים, אליה נבחר ב-28 בנובמבר 1814 בשל כישוריו בתחום המתמטיקה.

כמעט עד 1820, תחומי העניין העיקריים של המדען התמקדו בבעיות המתמטיקה, המכניקה והכימיה. ההישגים שלו בתחום הכימיה צריכים לכלול את הגילוי, ללא קשר אבוגדרו, חוק השוויון של נפחים מולרים של גזים שונים. זה צריך להיקרא בצדק חוק אבוגדרו-אמפר. המדען גם עשה את הניסיון הראשון לסווג יסודות כימיים על סמך השוואה של תכונותיהם.

באשר למתמטיקה, בתחום זה הוא השיג תוצאות, מה שנתן עילה למנותו כמועמד לאקדמיה במחלקה למתמטיקה. אמפר תמיד ראה במתמטיקה כלי רב עוצמה לפתרון בעיות יישומיות שונות של פיזיקה וטכנולוגיה.

באותה תקופה הוא היה מעורב מעט מאוד בסוגיות פיזיקה: ידועות רק שתי עבודות מתקופה זו, המוקדשות לאופטיקה ולתיאוריה המולקולרית-קינטית של גזים.

בשנת 1820, הפיזיקאי הדני G.-H. אורסטד גילה שמחט מגנטית סוטה ליד מוליך נושא זרם. כך, התגלתה תכונה יוצאת דופן של זרם חשמלי - ליצור שדה מגנטי. אמפר חקר את התופעה הזו בפירוט. השקפה חדשה על טבען של תופעות מגנטיות קמה ממנו כתוצאה מסדרה שלמה של ניסויים. כבר בסוף השבוע הראשון של העבודה הקשה, הוא גילה תגלית לא פחות חשובה מאורסטד - הוא גילה את האינטראקציה של זרמים.

ב-18 בספטמבר 1820, הוא הודיע לאקדמיה למדעים של פריז על גילויו של אינטראקציות מחשבתיות של זרמים, שאותו כינה אלקטרודינמית. ליתר דיוק, בדיווח הראשון שלו, אמפר כינה את הפעולות הללו "משיכה ודחייה וולטאית", אבל אז הוא החל לקרוא להן "משיכה ודחייה של זרמים חשמליים". בשנת 1822 הוא טבע את המונח "אלקטרודינמי".

לאחר מכן הוא הדגים את הניסויים הראשונים שלו וסיים אותם במילים הבאות: "בעניין זה, צמצמתי את כל התופעות המגנטיות לאפקטים חשמליים גרידא." בפגישה ב-25 בספטמבר, הוא פיתח את הרעיונות הללו הלאה, והדגים ניסויים שבהם ספירלות זרמו מסביב על ידי זרם (סולנואידים) קיימו אינטראקציה זו עם זו כמו מגנטים.

ההסבר של אמפר הוא תרומתו הבולטת למדע: זה לא מוליך שדרכו זורם זרם שהופך למגנט, אלא להיפך, מגנט הוא אוסף של זרמים.

אכן, אומר אמפר, אם נניח שיש קבוצה של זרמים מעגליים במגנט, הזורם במישורים המאונכים בדיוק לציר שלו, באותו כיוון, אזי הזרם העובר במקביל לציר המגנט יתברר כ מכוונים בזווית לזרמים המעגליים הללו, מה שיגרום לאינטראקציה אלקטרודינמית הנוטה להפוך את כל הזרמים מקבילים ומכוונים לאותו כיוון. אם המוליך הישר קבוע והמגנט ניתן להזזה, אז המגנט מוסט; אם המגנט קבוע והמוליך ניתן להזזה, אז המוליך זז.

כפי שכותב מריו גליוצי בספרו: "הוא (אמפר - בערך אוט.) חשב שאם מגנט מובן כמערכת של זרמים מקבילים מעגליים המכוונים לכיוון אחד, אז ספירלה של חוט מתכת שדרכו עובר הזרם חייבת להתנהג כמו מגנט, כלומר, עליו לתפוס עמדה מסוימת בהשפעת השדה המגנטי של כדור הארץ ולהיות בעל שני קטבים. הניסוי אישר את ההנחות בנוגע להתנהגות של ספירלה כזו תחת פעולת מגנט, אך התוצאות של ניסוי המתייחס להתנהגות הספירלה תחת השפעת השדה המגנטי של כדור הארץ לא היה ברור לחלוטין. ואז החליט אמפר לבצע סיבוב בודד של מוליך נושא זרם כדי להבהיר את השאלה הזו; התברר שהסיבוב מתנהג בדיוק כמו גיליון מגנטי.

כך, התגלתה תופעה בלתי מובנת: סליל בודד מתנהג כמו לוח מגנט, וספירלה, שאמפרה חשבה כמקבילה בדיוק למערכת של לוחות מגנטים, לא התנהגה ממש כמו מגנט. בניסיון להבין מה העניין, אמפר הופתע לגלות שבתופעות אלקטרודינמיות מוליך ספירלי מתנהג בדיוק כמו מוליך ישר עם אותם קצוות. מכאן, אמפר הגיע למסקנה כי בכל הנוגע לפעולות אלקטרודינמיות ואלקטרומגנטיות, ניתן להוסיף ולהרחיב אלמנטים זרם לפי כלל המקבילית. לכן, ניתן לפרק את האלמנט הנוכחי לשני מרכיבים, שאחד מהם מכוון במקביל לציר, והשני מאונך. אם נסכם את תוצאות הפעולה של אלמנטים שונים של הספירלה, אזי המתקבל יהיה שווה ערך לזרם ישר הזורם לאורך הציר, ולמערכת של זרמים מעגליים הממוקמים בניצב לציר ומכוונים לכיוון אחד. לכן, כדי שהספירלה שדרכה עובר הזרם תתנהג בדיוק כמו מגנט, יש צורך לפצות על פעולת הזרם הליווי. כפי שאתה יודע, אמפר השיג זאת בפשטות רבה על ידי כיפוף הקצוות של המוליך לאורך הציר. אבל בכל זאת היה הבדל בין הספירלה שדרכה עובר הזרם לבין המגנט: הקטבים של הספירלה היו רק בקצוות, בעוד שהקטבים של המגנט היו בנקודות פנימיות. כדי לבטל את ההבדל האחרון הזה, אמפר זנח את ההשערה המקורית שלו לגבי זרמים המאונכים ישירות לציר המגנט, והניח שהם ממוקמים במישורים בזוויות שונות לציר.

הרעיונות החדשים של אמפר לא הובנו על ידי כל המדענים. גם כמה מעמיתיו הבולטים לא הסכימו איתם. בני זמננו אמרו כי לאחר הדיווח הראשון של אמפר על האינטראקציה של מנצחים עם זרם, התרחש הפרק המוזר הבא. "מה בעצם חדש במה שאמרת לנו?", שאל אחד ממתנגדיו את אמפר, "מובן מאליו שאם לשני זרמים יש השפעה על מחט מגנטית, אז יש להם השפעה זה על זה". אמפר לא מצא מיד תשובה להתנגדות זו. אבל אז נחלץ אראגו לעזרתו. הוא הוציא מכיסו שני מפתחות ואמר: "לכל אחד מהם יש השפעה גם על החץ, אולם הם אינם פועלים זה על זה בשום צורה, ולכן מסקנתך שגויה. אמפר גילה, בעצם, א. תופעה חדשה, בעלת משמעות גדולה בהרבה, מהגילוי של פרופסור אורסטד, המכובד על ידי."

למרות ההתקפות של יריביו המדעיים, אמפר המשיך בניסויים שלו. הוא החליט למצוא את חוק האינטראקציה של זרמים בצורה של נוסחה מתמטית קפדנית ומצא את החוק הזה, הנושא כעת את שמו. אז צעד אחר צעד בעבודותיו של אמפר צמח מדע חדש - אלקטרודינמיקה, המבוססת על ניסויים ותיאוריה מתמטית. כל הרעיונות הבסיסיים של המדע הזה, בביטוי מקסוול, למעשה, "יצא מהראש של הניוטון הזה של החשמל" תוך שבועיים.

מ-1820 עד 1826, אמפר פרסם מספר עבודות תיאורטיות וניסיוניות על אלקטרודינמיקה, וכמעט בכל מפגש של המחלקה לפיזיקה של האקדמיה הוא מסר דוח בנושא זה. בשנת 1826 התפרסמה יצירתו הקלאסית האחרונה, "התיאוריה של תופעות אלקטרודינמיות הנגזרות באופן בלעדי מניסיון".

השפעת האינטראקציה של חוטים עם זרם ושדות מגנטיים משמשת כיום במנועים חשמליים, בממסרים חשמליים ובמכשירי מדידה חשמליים רבים.

מחבר: סאמין ד.ק.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף התגליות המדעיות החשובות ביותר:

▪ חוק יחסי נפח פשוטים

▪ כוכב אורנוס

▪ קיינסיאניזם

ראה מאמרים אחרים סעיף התגליות המדעיות החשובות ביותר.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מנגנון שהופך ריחות לזיכרונות שהתגלו 25.12.2017

נוירוביולוגיה מגרמניה עקבה אחר התהליכים המתרחשים במוח כאשר אדם זוכר ריח. התברר שזה מצריך עבודה מתואמת של כמה מבני מוח.

ידוע כי קליפת המוח הפיריפורמית מסוגלת לאחסן זמנית זיכרונות של ריחות. החוקרים רצו לבדוק האם זה חל גם על זיכרונות ארוכי טווח. ראוי להזכיר שאחסון זיכרונות במוח אפשרי בשל פלסטיות סינפטית - השינוי בקשרים בין נוירונים והופעתם של חדשים.

החוקרים הציעו שכדי לזכור, הגוף הפירפורמי זקוק ל"הוראה" כלשהי מאזור אחר במוח, הקורטקס האורביטו-פרונטלי, האחראי על הבחנה בתחושות חושיות. בניסוי אחר, מדעני מוח עוררו את קליפת המוח האורביטו-פרונטלית וייצרו זיכרון לטווח ארוך ב-piriformis.

בהתאם לתוצאות המחקר, הגוף הפיריפורמי אכן מסוגל לשמש מאגר של זיכרונות ארוכי טווח. עם זאת, כדי לעשות זאת, הוא זקוק להנחיות מקליפת המוח האוטביטו-פרונטלית - אזור הממוקם גבוה יותר במוח - המאותתות שצריך לאחסן את האירוע בזיכרון לטווח ארוך.

עוד חדשות מעניינות:

▪ אטומים צפים למדידת כוח הכבידה

▪ מתכות מתקופת הברונזה

▪ מתג תמונה במתח בינוני של טושיבה ליישומים תעשייתיים

▪ שעון מחלת תנועה

▪ מערכת בלתי נראית להגנה על אופניים מפני גניבה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע קושחה של האתר. בחירת מאמרים

▪ מאמר מעמד לספרים. טיפים למאסטר הבית

▪ מאמר היכן חיים טרמיטים? תשובה מפורטת

▪ מאמר עכו. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מערכת אבטחה MICROALARM. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מי מבוגר? סוד התמקדות. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר