Een tijdlijn van gebeurtenissen in elektromagnetisme

Menselijke fascinatie voor elektromagnetisme, de interactie van elektrische stromen en magnetische velden, dateert uit het begin van de tijd met de menselijke waarneming van bliksem en andere onverklaarbare gebeurtenissen, zoals elektrische vissen en paling. Mensen wisten dat er een fenomeen was, maar het bleef gehuld in mystiek tot de jaren 1600 toen wetenschappers dieper in theorie begonnen te graven.

Deze tijdlijn van gebeurtenissen over de ontdekking en het onderzoek die leiden tot ons moderne begrip van elektromagnetisme laat zien hoe wetenschappers, uitvinders en theoretici samenwerkten om de wetenschap collectief vooruit te helpen.

600 BCE: Sparking Amber in het oude Griekenland

De vroegste geschriften over elektromagnetisme waren in 600 v.Chr., Toen de oude Griekse filosoof, wiskundige en wetenschapper Thales van Miletus zijn experimenten beschreef die dierenbont wrijven over verschillende stoffen zoals barnsteen. Thales ontdekte dat barnsteen gewreven met bont stukjes stof en haren aantrekt die statische elektriciteit creëren, en als hij de barnsteen lang genoeg wreef, kon hij zelfs een elektrische vonk krijgen om te springen.

221-206 BCE: Chinees Lodestone Compass

Het magnetische kompas is een oude Chinese uitvinding, waarschijnlijk voor het eerst gemaakt in China tijdens de Qin-dynastie, van 221 tot 206 v.Chr. Het kompas gebruikte een lodestone, een magnetisch oxide, om het ware noorden aan te geven. Het onderliggende concept is misschien niet begrepen, maar het vermogen van het kompas om naar het ware noorden te wijzen was duidelijk.

1600: Gilbert en de Lodestone

Tegen het einde van de 16e eeuw publiceerde de "oprichter van de elektrische wetenschap" de Engelse wetenschapper William Gilbert "De Magnete" in het Latijn vertaald als "Op de magneet" of "Op de Lodestone." Gilbert was een tijdgenoot van Galileo, die onder de indruk was van het werk van Gilbert. Gilbert ondernam een ​​aantal zorgvuldige elektrische experimenten, waarbij hij ontdekte dat veel stoffen elektrische eigenschappen konden vertonen.

Gilbert ontdekte ook dat een verwarmd lichaam zijn elektriciteit verloor en dat vocht de elektrificatie van alle lichamen verhinderde. Hij merkte ook op dat geëlektrificeerde stoffen zonder onderscheid alle andere stoffen aantrokken, terwijl een magneet alleen ijzer aantrok.

1752: Franklin's Kite Experiments

De Amerikaanse grondlegger Benjamin Franklin staat bekend om het uiterst gevaarlijke experiment dat hij uitvoerde, waarbij zijn zoon een vlieger door een door storm bedreigde lucht liet vliegen. Een sleutel die aan de vliegerkoord was bevestigd, vonkte en laadde een Leyden-pot, waardoor het verband tussen bliksem en elektriciteit werd gelegd. Na deze experimenten vond hij de bliksemafleider uit.

Franklin ontdekte dat er twee soorten ladingen zijn, positief en negatief: objecten met gelijke ladingen stoten elkaar af, en objecten met ongelijke ladingen trekken elkaar aan. Franklin documenteerde ook het behoud van lading, de theorie dat een geïsoleerd systeem een ​​constante totale lading heeft.

1785: Wet van Coulomb

In 1785 ontwikkelde de Franse natuurkundige Charles-Augustin de Coulomb de wet van Coulomb, de definitie van de elektrostatische kracht van aantrekking en afstoting. Hij ontdekte dat de kracht die wordt uitgeoefend tussen twee kleine geëlektrificeerde lichamen recht evenredig is met het product van de grootte van ladingen en omgekeerd varieert met het kwadraat van de afstand tussen die ladingen. De ontdekking van Coulomb van de wet van omgekeerde vierkanten annexeerde vrijwel een groot deel van het domein van elektriciteit. Hij produceerde ook belangrijk werk over de studie van wrijving.

1789: Galvanische elektriciteit

In 1780 ontdekte de Italiaanse professor Luigi Galvani (1737-1790) dat elektriciteit uit twee verschillende metalen ervoor zorgt dat kikkerbilletjes trillen. Hij merkte op dat de spier van een kikker, opgehangen aan een ijzeren balustrade door een koperen haak die door zijn dorsale kolom ging, levendige convulsies onderging zonder enige externe oorzaak.

Om dit fenomeen te verklaren, ging Galvani ervan uit dat elektriciteit van tegengestelde aard bestond in de zenuwen en spieren van de kikker. Galvani publiceerde de resultaten van zijn ontdekkingen in 1789, samen met zijn hypothese, die de aandacht trok van de fysici van die tijd.

1790: Voltaïsche elektriciteit

Italiaanse natuurkundige, scheikundige en uitvinder Alessandro Volta (1745-1827) las over het onderzoek van Galvani en ontdekte in zijn eigen werk dat chemicaliën die op twee verschillende metalen werken, elektriciteit opwekken zonder het voordeel van een kikker. Hij vond de eerste elektrische batterij uit, de voltaïsche stapelbatterij in 1799. Met de stapelbatterij bewees Volta dat elektriciteit chemisch kon worden opgewekt en ontkrachtte de heersende theorie dat elektriciteit uitsluitend door levende wezens werd opgewekt. Volta's uitvinding leidde tot veel wetenschappelijke opwinding, waardoor anderen soortgelijke experimenten uitvoerden die uiteindelijk leidden tot de ontwikkeling van het veld van elektrochemie.

1820: Magnetische velden

In 1820 ontdekte de Deense natuurkundige en scheikundige Hans Christian Oersted (1777-1851) wat bekend zou worden als de wet van Oersted: dat een elektrische stroom een ​​kompasnaald beïnvloedt en magnetische velden creëert. Hij was de eerste wetenschapper die het verband vond tussen elektriciteit en magnetisme.

1821: Ampere's elektrodynamica

De Franse natuurkundige Andre Marie Ampere (1775-1836) ontdekte dat draden die stroom voeren krachten op elkaar produceren, en kondigde zijn theorie van elektrodynamica in 1821 aan.

Ampere's theorie van de elektrodynamica stelt dat twee parallelle delen van een circuit elkaar aantrekken als de stromen erin in dezelfde richting stromen, en elkaar afstoten als de stromen in de tegenovergestelde richting stromen. Twee delen van circuits die elkaar kruisen trekken elkaar schuin aan als beide stromen ofwel naar of van het kruispunt stromen en elkaar afstoten als de ene stroomt naar en de andere vanaf dat punt. Wanneer een element van een circuit een kracht op een ander element van een circuit uitoefent, heeft die kracht de neiging om de tweede in een richting loodrecht op zijn eigen richting te dwingen.

1831: Faraday en elektromagnetische inductie

De Engelse wetenschapper Michael Faraday (1791-1867) van de Royal Society in Londen ontwikkelde het idee van een elektrisch veld en bestudeerde het effect van stromingen op magneten. Uit zijn onderzoek bleek dat het magnetische veld dat rond een geleider werd gecreëerd een gelijkstroom droeg, waardoor de basis werd gelegd voor het concept van het elektromagnetische veld in de fysica. Faraday stelde ook vast dat magnetisme lichtstralen kon beïnvloeden en dat er een onderliggende relatie was tussen de twee fenomenen. Evenzo ontdekte hij de principes van elektromagnetische inductie en diamagnetisme en de wetten van elektrolyse.

1873: Maxwell en de basis van elektromagnetische theorie

James Clerk Maxwell (1831-1879), een Schotse natuurkundige en wiskundige, erkende dat de processen van elektromagnetisme konden worden vastgesteld met behulp van wiskunde. Maxwell publiceerde "Verhandeling over elektriciteit en magnetisme" in 1873, waarin hij de ontdekkingen van Coloumb, Oersted, Ampere, Faraday samenvat en synthetiseert in vier wiskundige vergelijkingen. De vergelijkingen van Maxwell worden tegenwoordig gebruikt als basis voor de elektromagnetische theorie. Maxwell voorspelt de verbindingen van magnetisme en elektriciteit die rechtstreeks leiden tot de voorspelling van elektromagnetische golven.

1885: Hertz en elektrische golven

De Duitse natuurkundige Heinrich Hertz bewees dat de elektromagnetische golftheorie van Maxwell correct was en tijdens het proces elektromagnetische golven opwekte en detecteerde. Hertz publiceerde zijn werk in een boek, "Electric Waves: Being Researches on the Propagation of Electric Action With Finite Velocity Through Space." De ontdekking van elektromagnetische golven leidde tot de ontwikkeling naar de radio. De eenheid van frequentie van de golven gemeten in cycli per seconde werd ter ere van hem de "hertz" genoemd.

1895: Marconi en de radio

In 1895 bracht de Italiaanse uitvinder en elektrotechnisch ingenieur Guglielmo Marconi de ontdekking van elektromagnetische golven in de praktijk door berichten over lange afstanden te verzenden met behulp van radiosignalen, ook bekend als de "draadloze". Hij stond bekend om zijn baanbrekende werk op het gebied van radio-uitzending over lange afstand en zijn ontwikkeling van de wet van Marconi en een radiotelegrafiesysteem. Hij wordt vaak gecrediteerd als de uitvinder van de radio en hij deelde de Nobelprijs voor natuurkunde uit 1909 met Karl Ferdinand Braun "als erkenning voor hun bijdragen aan de ontwikkeling van draadloze telegrafie."

bronnen

• "André Marie Ampère." St. Andrews University. 1998. Web. 10 juni 2018.
• "Benjamin Franklin and the Kite Experiment." Het Franklin Institute. Web. 10 juni 2018.
• "De wet van Coulomb." Het natuurkundeklaslokaal. Web. 10 juni 2018.
• "De Magnete." De website van William Gilbert. Web. 10 juni 2018.
• "Juli 1820: Oersted en elektromagnetisme." Deze maand in Natuurkunde, APS Nieuws. 2008. Web. 10 juni 2018.
• O'Grady, Patricia. "Thales of Miletus (ca. 620 v.G.T.-c. 546 v.G.T.)." Internet Encyclopedia of Philosophy. Web. 10 juni 2018
• Silverman, Susan. "Kompas, China, 200 v.Chr." Smith College. Web. 10 juni 2018.