- ELEKTROMAGNETISMUS -
Für Elektromagnetismus haben James Clerk Maxwell sowie Newton und Boltzmann einige andere Arbeiten vereint, die aus der Forschung mehrerer Wissenschaftler und Gelehrter stammen, die sich auf die Phänomene der Elektrizität und des Magnetismus konzentriert haben, wie Hans Christian Oesterd, Michael Faraday, André-Marie Ampère, George Simon Ohm und William Sturgeon. Die großartige Arbeit von Maxwell bestand darin, der Wissenschaft ein besseres Verständnis dafür zu vermitteln, wie elektrische und magnetische Phänomene wirklich funktionierten und welche Beziehung zwischen diesen beiden von der Physik untersuchten Bereichen bestand.
In der Vergangenheit glaubte man, Magnetismus und Elektrizität seien Teil getrennter Tatsachen. Die Studien bedeutender Forscher wie William Gilbert, Otto von Guerick und Stephen Gray während des 17. und 18. Jahrhunderts zielten darauf ab, diese Phänomene getrennt zu erklären.
Foto de James Clarck Maxwell
Die von Wissenschaftlern durchgeführten Experimente hatten logische Ergebnisse, die zur Entwicklung der Forschung beitrugen. Trotz der Unterscheidung zwischen diesen beiden Phänomenen wurde angenommen, dass es eine Beziehung zwischen ihnen gab.
Um 1820 konnte der Gelehrte Hans Christian Oesterd durch die Erfindung elektrischer Generatoren den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus entdecken. Die Erfindung ermöglichte die Erzeugung stabiler und dauerhafter elektrischer Ströme, die für die Erforschung dieser Phänomene von grundlegender Bedeutung sind.
Oesterds Experiment war ziemlich einfach, aber aus wissenschaftlicher Sicht mit einer sehr starken Schlussfolgerung. Der Wissenschaftler brachte eine Magnetnadel, einen Kompass, in die Nähe eines elektrischen Leiters, der ein Platindraht in einem Stromkreis war. Die Wahl des Platindrahtes ist der Tatsache geschuldet, dass er die notwendige Intensität für die Untersuchung garantiert. Wenn sich der Kompass in der Nähe des Drahtes befand, würde die Magnetnadel von ihrer ursprünglichen Position abweichen.
Dieses Experiment bewies, dass elektrischer Strom ein Magnetfeld erzeugt. 1831 gelang es auch Michael Faraday, elektrischen Strom zu erzeugen, allerdings wurde dieses Ergebnis aus der Variation des magnetischen Flusses erhalten. Faraday verwendete für seine Studien zwei Spulen und einen Eisenkern. Während des Experiments bemerkte der Physiker, dass beim Ein- oder Ausschalten einer der Quellenspulen ein elektrischer Strom durch die andere Spule floss. Daraus schloss Faraday, dass der elektrische Strom aufgrund der Variation des Magnetfelds entstand, ein Phänomen, das Faradaysches Gesetz oder magnetische Induktion genannt wird.
Oesterds Experiment
Faradays Experiment
1861 begründete der Physiker und Mathematiker James Clerk Maxwell das Phänomen und prägte theoretisch die Idee des Elektromagnetismus. Seine Beiträge waren so wichtig, dass Maxwell auf dem Gebiet des Elektromagnetismus genauso respektiert wird wie Isaac Newton in der Mechanik. Durch die von Maxwell entwickelten Gleichungen war es möglich zu zeigen, dass die magnetischen und elektrischen Felder tatsächlich Manifestationen des elektromagnetischen Feldes waren.
Mitte des 19. Jahrhunderts war die Untersuchung der Wellenausbreitung in einem elastischen Medium (z. B. die Ausbreitung von Schall in Luft oder in einem anderen materiellen Medium) ein weit entwickeltes Forschungsgebiet, und die Gleichungen, die diese Phänomene beschreiben, waren bereits bekannt . Auch die Tatsache, dass Licht ein Wellenverhalten zeigt, sich also in einem elastischen Medium (Äther) als Welle ausbreitet, war den damaligen Physikern ebenfalls bekannt und anerkannt. Eines der diskutierten Themen war, zu wissen, wie diese Welle aussehen würde und welche Eigenschaften der Äther hat.
Maxwell erkannte, dass die Elektrizität aus den in seinem mechanischen Modell vorhandenen Wirbeln nützlich sein könnte, um Optik mit Elektromagnetismus und Elektromagnetismus in Beziehung zu setzen. Nachdem Maxwell die Bewegungsgleichungen für sein System aus Wirbeln und Teilchen erhalten hatte, machte er sich daran, zu bestimmen, wie schnell sich Störungen in Form von Wellen durch ihn ausbreiten würden. Diese Wellen wären elektrische und magnetische Störungen, die sich durch den Äther ausbreiten würden. Diese werden „elektromagnetische Wellen“ genannt.
Representação das ondas Eletromagnéticas se propagando pelo espaço
Equações de Maxwell para o Eletromagnetismo na forma integral
Maxwell verglich diese Ergebnisse mit den damals verfügbaren Messwerten für die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts und fand eine große Übereinstimmung zwischen den berechneten Werten für die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle im Äther mit den gemessenen Werten für die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts. Beobachtung Unter Beachtung dieser Übereinstimmung kommt Maxwell zu dem Schluss, dass Licht eine transversale transversale Schwingung ist, die sich im selben Medium ausbreitet wie elektrische und magnetische Phänomene.
Diese Hypothese wurde experimentell von Heinrich Rudolf Hertz (1857 - 1894) durch mehrere Experimente bestätigt, die zwischen 1886 und 1889 durchgeführt wurden. Er erzeugte und detektierte elektromagnetische Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiteten und lichtähnliche Eigenschaften wie Reflexion hatten , Beugung, Polarisation. Die Theorie von Maxwell und die Experimente von Hertz eröffneten ein wichtiges Forschungsgebiet, das zu großen technologischen Fortschritten führte: das Studium der elektromagnetischen Strahlung in der von Radiowellen und Mikrowellen.
Beugung
Betrachtung
