Historien om elektromagnetisk teori - History of electromagnetic theory

Artikler om
Elektromagnetisme
Elektrisitet Magnetisme Historie Lærebøker
Elektrostatikk Elektrisk ladning Coulombs lov Dirigent Ladetetthet Tillatelse Elektrisk dipolmoment Elektrisk felt Elektrisk potensial Elektrisk strøm  / potensiell energi Støt fra statisk elektrisitet Gauss lov Induksjon Isolering Polarisasjonstetthet Statisk elektrisitet Triboelektrisitet
Magnetostatikk Ampères lov Biot - Savart -loven Gauss lov for magnetisme Magnetfelt Magnetisk flux Magnetisk dipolmoment Magnetisk permeabilitet Magnetisk skalarpotensial Magnetisering Magnetomotiv kraft Magnetisk vektorpotensial Høyre-regelen
Elektrodynamikk Lorentz tvangsrett Elektromagnetisk induksjon Faradays lov Lenz lov Forskyvningsstrøm Maxwells ligninger Elektromagnetisk felt Elektromagnetisk puls Elektromagnetisk stråling Maxwell tensor Poynting vektor Liénard - Wiechert potensial Jefimenkos ligninger virvelstrøm London ligninger Matematiske beskrivelser av det elektromagnetiske feltet
Elektrisk nett Vekselstrøm Kapasitans Likestrøm Elektrisk strøm Elektrolyse Nåværende tetthet Joule oppvarming Elektromotorisk kraft Impedans Induktans Ohms lov Parallell krets Motstand Resonant hulrom Seriekrets Spenning Bølgeledere
Kovariant formulering Elektromagnetisk tensor ( stress - energi tensor ) Firestrøm Elektromagnetisk firepotensial
Forskere Ampère Biot Coulomb Davy Einstein Faraday Fizeau Gauss Heaviside Henry Hertz Joule Lenz Lorentz Maxwell Ørsted Ohm Ritchie Savart Sanger Tesla Volta Weber Poisson
v t e

Den historien om elektromagnetisk teori begynner med gamle tiltak for å forstå atmosfærisk elektrisitet , spesielt lyn . Folk hadde da liten forståelse for elektrisitet, og klarte ikke å forklare fenomenene. Vitenskapelig forståelse for elektrisitetens natur vokste gjennom det attende og nittende århundre gjennom arbeid av forskere som Coulomb , Ampère , Faraday og Maxwell .

På 1800 -tallet hadde det blitt klart at elektrisitet og magnetisme var relatert, og teoriene deres var enhetlige: uansett hvor ladninger er i bevegelse, oppstår elektrisk strøm, og magnetisme skyldes elektrisk strøm. Kilden for elektrisk felt er elektrisk ladning , mens den for magnetfelt er elektrisk strøm (ladninger i bevegelse).

Antikk og klassisk historie

Kunnskapen om statisk elektrisitet dateres tilbake til de tidligste sivilisasjonene, men i årtusener forble det bare et interessant og mystifiserende fenomen, uten en teori for å forklare dens oppførsel, og det ble ofte forvekslet med magnetisme. De gamle var kjent med ganske nysgjerrige egenskaper som var besatt av to mineraler, rav ( gresk : ἤλεκτρον , ktlektron ) og magnetisk jernmalm ( μαγνῆτις λίθος magnētis lithos , "Magnesian stone, lodestone"). Rav, når den gnides, tiltrekker seg lette gjenstander, for eksempel fjær; magnetisk jernmalm har muligheten til å tiltrekke seg jern.

Basert på hans funn av en Olmec hematitt -artefakt i Mellom -Amerika , har den amerikanske astronomen John Carlson antydet at "Olmec kan ha oppdaget og brukt det geomagnetiske lodestone -kompasset tidligere enn 1000 f.Kr.". Hvis det er sant, er dette "forut for den kinesiske oppdagelsen av det geomagnetiske lodesteinkompasset med mer enn et årtusen". Carlson spekulerer i at Olmecs kan ha brukt lignende artefakter som en retningsinnretning for astrologiske eller geomantiske formål, eller for å orientere templene deres, boligene til de levende eller de dødes mellomrom. Den tidligste kinesiske litteraturhenvisningen til magnetisme ligger i en bok fra 4. århundre f.Kr. kalt Book of the Devil Valley Master (鬼谷 子): " Lodestone får jern til å komme eller det tiltrekker det."

Lenge før noen kunnskap om elektromagnetisme eksisterte, var folk klar over effekten av elektrisitet . Lyn og andre manifestasjoner av elektrisitet som St. Elmos brann var kjent i antikken, men det ble ikke forstått at disse fenomenene hadde en felles opprinnelse. Gamle egyptere var klar over sjokk ved samspill med elektrisk fisk (for eksempel elektrisk steinbit) eller andre dyr (for eksempel elektrisk ål ). Sjokkene fra dyr var tydelige for observatører siden forhistorien av en rekke mennesker som kom i kontakt med dem. Tekster fra 2750 f.Kr. av de gamle egypterne omtalte disse fiskene som "torden av Nilen " og så dem som "beskyttere" av alle de andre fiskene. En annen mulig tilnærming til oppdagelsen av lynets og elektrisitetens identitet fra en hvilken som helst annen kilde, skal tilskrives araberne, som før 1400 -tallet brukte det samme arabiske ordet for lyn ( barq ) og elektrisk stråle .

Thales of Miletus , som skrev rundt 600 f.Kr., bemerket at å gni pels på forskjellige stoffer som rav ville få dem til å tiltrekke seg støv og andre lette gjenstander. Thales skrev om effekten som nå er kjent som statisk elektrisitet . Grekerne bemerket at hvis de gned ravet lenge nok, kunne de til og med få en elektrisk gnist til å hoppe.

Disse elektrostatiske fenomenene ble igjen rapportert årtusener senere av romerske og arabiske naturforskere og leger . Flere eldgamle forfattere, som Plinius den eldre og Scribonius Largus , bekreftet den nummen virkning av elektriske sjokk levert av steinbit og torpedostråler . Plinius i bøkene hans skriver: "De gamle toskanerne ved deres lærdom mener at det er ni guder som sender ut lyn og de av elleve sorter." Dette var generelt den tidlige hedenske ideen om lyn. De gamle hadde et begrep om at sjokk kunne bevege seg langs ledende gjenstander. Pasienter som lider av plager som gikt eller hodepine ble rettet til å berøre elektrisk fisk i håp om at kraftig støt kan kurere dem.

En rekke gjenstander som ble funnet i Irak i 1938 datert til de tidlige århundrene e.Kr. ( Sassanid Mesopotamia ), kalt Bagdadbatteriet , ligner en galvanisk celle og antas av noen å ha blitt brukt til galvanisering . Påstandene er kontroversielle på grunn av bevis og teorier for bruk av artefakter, fysisk bevis på gjenstandene som bidrar til elektriske funksjoner, og hvis de var av elektrisk karakter. Som et resultat er arten av disse objektene basert på spekulasjoner , og funksjonen til disse gjenstandene er fortsatt i tvil.

Middelalderen og renessansen

Magnetisk tiltrekning ble en gang redegjort for av Aristoteles og Thales som arbeidet med en sjel i steinen.

Den magnetiske nålen kompass ble utviklet i det 11. århundre, og det forbedret nøyaktigheten av navigasjon ved å bruke den astronomiske begrepet sann nord ( drøm Pool Essays , 1088). Den tiden, den kinesiske vitenskapsmann Shen Kuo (1031-1095) var den første personen kjent for å skrive av den magnetiske nålen kompass , og av det 12. århundre Chineses var kjent for å bruke lodestone kompass for navigering. I Europa er den første beskrivelsen av kompasset og dets bruk for navigering av Alexander Neckam (1187), selv om bruk av kompass allerede var vanlig. Dens utvikling, i europeisk historie, skyldtes Flavio Gioja fra Amalfi

I det trettende århundre gjorde Peter Peregrinus , innfødt i Maricourt i Picardie , en oppdagelse av grunnleggende betydning. Den franske forskeren fra 1200 -tallet utførte eksperimenter på magnetisme og skrev den første eksisterende avhandlingen som beskriver egenskapene til magneter og svingbare kompassnåler. I 1282 ble egenskapene til magneter og de tørre kompassene diskutert av Al-Ashraf Umar II , en jemenittisk forsker . Det tørre kompasset ble oppfunnet rundt 1300 av den italienske oppfinneren Flavio Gioja.

Erkebiskop Eustathius av Thessalonica , gresk lærd og forfatter på 1100 -tallet, registrerer at Woliver , goternes konge , var i stand til å trekke gnister fra kroppen hans. Den samme forfatteren uttaler at en viss filosof klarte å trekke gnister fra klærne mens han kledde seg, et resultat som tilsynelatende var likt det som Robert Symmer oppnådde i sine silkestrømpeeksperimenter, en nøye redegjørelse for dette kan finnes i de filosofiske transaksjonene , 1759.

Den italienske legen Gerolamo Cardano skrev om elektrisitet i De Subtilitate (1550) som skiller, kanskje for første gang, mellom elektriske og magnetiske krefter.

17. århundre

Mot slutten av 1500 -tallet utvidet en lege på dronning Elizabeths tid , dr. William Gilbert , i De Magnete , Cardanos arbeid og oppfant det nye latinske ordet electrica fra ἤλεκτρον ( ēlektron ), det greske ordet for "rav". Gilbert, innfødt i Colchester, stipendiat ved St John's College, Cambridge, og en gang president for College of Physicians, var en av de tidligste og mest fremtredende engelske vitenskapsmenn - en mann hvis arbeid Galileo syntes misunnelsesverdig godt. Han ble utnevnt til hofflege og ga pensjon for å sette ham fri til å fortsette forskningen innen fysikk og kjemi.

Gilbert gjennomførte en rekke nøye elektriske eksperimenter, i løpet av hvilke han oppdaget at mange andre stoffer enn rav, som svovel, voks, glass, etc., var i stand til å manifestere elektriske egenskaper. Gilbert oppdaget også at en oppvarmet kropp mistet elektrisiteten og at fuktighet forhindret elektrifisering av alle kropper, på grunn av det nå velkjente faktum at fuktighet svekket isolasjonen av slike legemer. Han la også merke til at elektrifiserte stoffer tiltrukket alle andre stoffer uten forskjell, mens en magnet bare tiltrukket jern. De mange funnene av denne karakteren tjente for Gilbert tittelen som grunnlegger av den elektriske vitenskapen . Ved å undersøke kreftene på en lett metallisk nål, balansert på et punkt, utvidet han listen over elektriske legemer, og fant også at mange stoffer, inkludert metaller og naturlige magneter, ikke viste noen attraktive krefter når de gnedes. Han la merke til at tørt vær med nord- eller østvind var den gunstigste atmosfæriske tilstanden for å vise elektriske fenomener - en observasjon som kan misforstå inntil forskjellen mellom leder og isolator var forstått.

Gilberts arbeid ble fulgt opp av Robert Boyle (1627–1691), den berømte naturfilosofen som en gang ble beskrevet som "kjemiens far og onkel til jarlen av Cork." Boyle var en av grunnleggerne av Royal Society da det møttes privat i Oxford, og ble medlem av rådet etter at foreningen ble innlemmet av Charles II. i 1663. Han jobbet ofte ved den nye vitenskapen om elektrisitet, og la til flere stoffer på Gilberts liste over elektrisk utstyr. Han etterlot en detaljert redegjørelse for sine undersøkelser under tittelen Experiments on the Origin of Electricity . Boyle, i 1675, uttalte at elektrisk tiltrekning og frastøtning kan virke på tvers av et vakuum. En av hans viktige funn var at elektrifiserte kropper i et vakuum ville tiltrekke seg lette stoffer, og dermed indikere at den elektriske effekten ikke var avhengig av luften som medium. Han la også til harpiks på den da kjente listen over elektriske komponenter.

I 1663 oppfant Otto von Guericke en enhet som nå er anerkjent som en tidlig (muligens den første) elektrostatisk generator , men han gjenkjente den ikke først og fremst som en elektrisk enhet eller utførte elektriske eksperimenter med den. På slutten av 1600 -tallet hadde forskere utviklet praktiske metoder for å generere elektrisitet ved friksjon med en elektrostatisk generator , men utviklingen av elektrostatiske maskiner begynte ikke for alvor før på 1700 -tallet, da de ble grunnleggende instrumenter i studiene om det nye vitenskap om elektrisitet .

Den første bruken av ordet elektrisitet tilskrives Sir Thomas Browne i hans verk fra 1646, Pseudodoxia Epidemica .

Det første utseendet på begrepet elektromagnetisme kommer derimot fra en tidligere dato: 1641. Magnes , av jesuittlysende Athanasius Kircher , bærer på side 640 den provoserende kapitteloverskriften: " Elektro-magnetismos ie On the Magnetism of amber, or elektriske attraksjoner og deres årsaker "( ηλεκτρο-μαγνητισμος id est sive De Magnetismo electri, seu electricis Attractionibus earumque causis ).

18. århundre

Forbedring av den elektriske maskinen

Den elektriske maskinen ble deretter forbedret av Francis Hauksbee , hans student Litzendorf, og av prof. Georg Matthias Bose , ca 1750. Litzendorf, som forsket for Christian August Hausen , erstattet en glassball med svovelkulen til Guericke . Bose var den første som brukte "hovedlederen" i slike maskiner, denne bestod av en jernstang holdt i hånden til en person hvis kropp var isolert ved å stå på en harpiksblokk. Ingenhousz , i løpet av 1746, oppfant elektriske maskiner laget av glassplater. Eksperimenter med den elektriske maskinen ble i stor grad hjulpet av oppdagelsen at en glassplate, belagt på begge sider med stanniol, ville akkumulere elektrisk ladning når den er forbundet med en kilde til elektromotorisk kraft . Den elektriske maskinen ble snart ytterligere forbedret av Andrew Gordon , en skotte, professor ved Erfurt, som erstattet en glassylinder i stedet for en glassglobe; og av Giessing fra Leipzig som la til en "gummi" bestående av en pute av ullmateriale. Samleren, bestående av en serie metallpunkter, ble lagt til maskinen av Benjamin Wilson omtrent 1746, og i 1762 forbedret John Canton i England (også oppfinneren av det første kuleballelektroskopet i 1754) effektiviteten til elektriske maskiner ved å drysse et amalgam av tinn over overflaten av gummien.

Elektrisk og ikke-elektrisk

I 1729 gjennomførte Stephen Gray en rekke eksperimenter som demonstrerte forskjellen mellom ledere og ikke-ledere (isolatorer), som blant annet viste at en metalltråd og til og med pakningstråd ledet strøm, mens silke ikke gjorde det. I et av hans eksperimenter sendte han en elektrisk strøm gjennom 800 fot hemptråd som ble suspendert med intervaller av silketråder. Da han prøvde å utføre det samme eksperimentet ved å erstatte silke med finspunnet messingtråd, fant han ut at den elektriske strømmen ikke lenger ble ført gjennom hampesnoren, men i stedet syntes å forsvinne i messingtråden. Fra dette eksperimentet klassifiserte han stoffer i to kategorier: "elektrisk" som glass, harpiks og silke og "ikke-elektrisk" som metall og vann. "Ikke-elektriske" utførte kostnader mens "elektrikk" holdt ladningen.

Glass og harpiks

Interessert i Greys resultater, i 1732, begynte CF du Fay å utføre flere eksperimenter. I sitt første eksperiment konkluderte Du Fay med at alle gjenstander unntatt metaller, dyr og væsker kunne elektrifiseres ved å gni og at metaller, dyr og væsker kunne elektrifiseres ved hjelp av en elektrisk maskin, og dermed diskrediterer Grays "elektriske" og "ikke- elektrisk "klassifisering av stoffer.

I 1733 oppdaget Du Fay det han trodde var to typer friksjonsstrøm; en generert fra gni glass, den andre fra gni harpiks. Fra dette teoretiserte Du Fay at elektrisitet består av to elektriske væsker, "glass" og "harpiks", som er atskilt med friksjon og som nøytraliserer hverandre når de kombineres. Dette bildet av elektrisitet ble også støttet av Christian Gottlieb Kratzenstein i hans teoretiske og eksperimentelle arbeider. To-væske-teorien skulle senere gi opphav til begrepet positive og negative elektriske ladninger utarbeidet av Benjamin Franklin.

Leyden krukke

Den leidnerflaske , en type av kondensator for elektrisk energi i store mengder, ble oppfunnet uavhengig av Ewald von Kleist Georg på 11.10.1744 og ved Pieter van Musschenbroek på 1,745 til 1,746 ved Leiden University (den sistnevnte plassering slik at enheten får sitt navn). William Watson , da han eksperimenterte med Leyden -krukken, oppdaget i 1747 at utladning av statisk elektrisitet var ekvivalent med en elektrisk strøm . Kapasitans ble først observert av Von Kleist fra Leyden i 1754. Von Kleist holdt tilfeldigvis, nær sin elektriske maskin, en liten flaske, i halsen som det var en jernspiker av. Ved et uhell å berøre jernspiken med den andre hånden fikk han et alvorlig elektrisk støt. På omtrent samme måte fikk Musschenbroeck assistert av Cunaens et mer alvorlig sjokk fra en noe lignende glassflaske. Sir William Watson fra England forbedret denne enheten sterkt ved å dekke flasken eller glasset utvendig og innvendig med stanniol. Dette elektriske apparatet vil lett bli gjenkjent som den velkjente Leyden-krukken, såkalt av Abbed Nollet i Paris, etter funnstedet.

I 1741 foreslo John Ellicott "å måle styrken til elektrifisering ved sin kraft til å heve en vekt i den ene skalaen av en balanse mens den andre ble holdt over den elektrifiserte kroppen og trukket til den av dens attraktive kraft". Allerede i 1746 hadde Jean-Antoine Nollet (1700–1770) utført eksperimenter på forplantningshastigheten til elektrisitet. Ved å involvere 200 karthusiske munker forbundet fra hånd til hånd med jerntråder for å danne en sirkel på omtrent 1,6 km, kunne han bevise at denne hastigheten er begrenset, selv om den er veldig høy. I 1749 gjennomførte Sir William Watson mange eksperimenter for å fastslå hastigheten på elektrisitet i en ledning. Disse eksperimentene, selv om det kanskje ikke var så tiltenkt, demonstrerte også muligheten for å overføre signaler til en avstand med elektrisitet. I disse forsøkene syntes signalet å bevege seg over den 12 276 fot lange lengden på den isolerte ledningen umiddelbart. Le Monnier i Frankrike hadde tidligere gjort noe lignende eksperimenter, og sendte støt gjennom en jerntråd 1,319 fot lang.

Omkring 1750 ble de første forsøkene innen elektroterapi utført. Ulike eksperimenter gjorde tester for å fastslå de fysiologiske og terapeutiske effektene av elektrisitet. Typisk for denne innsatsen var Kratzenstein i Halle som i 1744 skrev en avhandling om emnet. Demainbray i Edinburgh undersøkte effekten av elektrisitet på planter og konkluderte med at veksten av to myrtre ble forsterket ved elektrifisering. Disse myrene ble elektrifisert "i løpet av hele oktober måned 1746, og de la frem grener og blomster tidligere enn andre busker av samme slag som ikke ble elektrifisert." Abbé Ménon i Frankrike prøvde effektene av en fortsatt bruk av elektrisitet på menn og fugler og fant at forsøkspersonene eksperimenterte med å gå ned i vekt, og dermed tilsynelatende viste at elektrisitet økte utskillelsene. Effekten av elektriske sjokk i tilfeller av lammelse ble testet på fylkessykehuset i Shrewsbury, England , med ganske dårlig suksess.

Sent på 1700 -tallet

Benjamin Franklin promoterte sine undersøkelser av elektrisitet og teorier gjennom det berømte, men ekstremt farlige eksperimentet med å få sønnen til å fly en drage gjennom en stormstruet himmel. En nøkkel festet til dragestrengen gnistet og ladet en Leyden -krukke, og etablerte dermed koblingen mellom lyn og elektrisitet. Etter disse forsøkene oppfant han et lyn . Det er enten Franklin (oftere) eller Ebenezer Kinnersley fra Philadelphia (sjeldnere) som anses å ha etablert konvensjonen om positiv og negativ elektrisitet.

Teorier om elektrisitetens natur var ganske vage i denne perioden, og de utbredte var mer eller mindre motstridende. Franklin mente at elektrisitet var en umåtelig væske som gjennomsyrer alt, og som i sin normale tilstand var jevnt fordelt i alle stoffer. Han antok at de elektriske manifestasjonene som ble oppnådd ved å gni glass, skyldtes produksjonen av et overskudd av den elektriske væsken i stoffet, og at manifestasjonene som ble produsert ved å gni voks skyldtes et underskudd av væsken. Denne forklaringen ble motarbeidet av tilhengerne av "to-væske" -teorien som Robert Symmer i 1759. I denne teorien ble glasslegemene og harpiksholdige elektrisitetene betraktet som umulige væsker, hvor hver væske består av gjensidig frastøtende partikler mens partiklene i de motsatte elektrisitetene er gjensidig attraktive. Når de to væskene forenes som et resultat av deres tiltrekning for hverandre, nøytraliseres effekten på eksterne objekter. Handlingen med å gni en kropp bryter ned væskene, hvorav den ene forblir i overkant på kroppen og manifesterer seg som glasslegem eller harpiksholdig elektrisitet.

Frem til Franklins historiske drakeeksperiment var identiteten til elektrisiteten som ble utviklet ved gnidning og av elektrostatiske maskiner ( friksjonselektrisitet ) med lyn ikke generelt etablert. Dr. Wall, abbed Nollet , Hauksbee , Stephen Gray og John Henry Winkler hadde faktisk antydet likheten mellom fenomenene "elektrisitet" og "lyn", og Gray hadde antydet at de bare var forskjellige i grad. Det var imidlertid utvilsomt Franklin, som først foreslo tester for å fastslå fenomenenes likhet. I et brev til Peter Comlinson fra London, 19. oktober 1752, skrev Franklin, med henvisning til hans drageeksperiment,

"Ved denne nøkkelen kan flasken (Leyden -krukken) lades; og fra den elektriske brannen som er oppnådd kan brennevin brennes, og alle andre elektriske eksperimenter kan dannes som vanligvis utføres ved hjelp av en gnidd glassbol eller et rør, og derved blir det elektriske stoffets likhet med lynet fullstendig demonstrert. "

Mai 1742 oppnådde Thomas-François Dalibard , i Marley (nær Paris), ved hjelp av en vertikal jernstang 40 fot lang, resultater som tilsvarer de som ble registrert av Franklin og noe før datoen for Franklins eksperiment. Franklins viktige demonstrasjon av likheten mellom friksjonselektrisitet og lyn har utvilsomt gitt glede til innsatsen til de mange eksperimentene på dette feltet i siste halvdel av 1700 -tallet for å fremme vitenskapens fremgang .

Franklins observasjoner hjalp senere forskere som Michael Faraday , Luigi Galvani , Alessandro Volta , André-Marie Ampère og Georg Simon Ohm , hvis kollektive arbeid ga grunnlaget for moderne elektrisk teknologi og som grunnleggende enheter for elektrisk måling er oppkalt etter. Andre som ville fremme kunnskapsområdet inkluderer William Watson , Georg Matthias Bose , Smeaton, Louis-Guillaume Le Monnier , Jacques de Romas , Jean Jallabert, Giovanni Battista Beccaria , Tiberius Cavallo , John Canton , Robert Symmer , Abbot Nollet , John Henry Winkler , Benjamin Wilson , Ebenezer Kinnersley , Joseph Priestley , Franz Aepinus , Edward Hussey Délavai, Henry Cavendish og Charles-Augustin de Coulomb . Beskrivelser av mange av eksperimentene og funnene til disse tidlige elektriske forskerne kan finnes i datidens vitenskapelige publikasjoner, særlig Philosophical Transactions , Philosophical Magazine , Cambridge Mathematical Journal , Young's Natural Philosophy , Priestley's History of Electricity , Franklins eksperimenter og observasjoner om Elektrisitet , Cavallis avhandling om elektrisitet og De la Rives avhandling om elektrisitet .

Henry Elles var en av de første som antydet koblinger mellom elektrisitet og magnetisme. I 1757 hevdet han at han hadde skrevet til Royal Society i 1755 om koblingen mellom elektrisitet og magnetisme og hevdet at "det er noen ting i magnetismens kraft som er veldig like elektrisitet", men han "trodde på ingen måte" dem det samme ". I 1760 hevdet han på samme måte at han i 1750 hadde vært den første "til å tenke på hvordan den elektriske brannen kan være årsaken til torden". Blant de viktigste av de elektriske forskningene og eksperimentene i denne perioden var de av Franz Aepinus , en kjent tysk lærd (1724–1802) og Henry Cavendish fra London, England.

Franz Aepinus blir kreditert som den første til å forestille seg synet på det gjensidige forholdet mellom elektrisitet og magnetisme. I sitt verk Tentamen Theoria Electricitatis et Magnetism , utgitt i St. Petersburg i 1759, gir han følgende forsterkning av Franklins teori, som i noen av funksjonene er målbart i samsvar med dagens oppfatninger: "Partiklene i det elektriske væsken frastøter hver andre, tiltrekker seg og tiltrekkes av partiklene i alle kropper med en kraft som avtar i proporsjon når avstanden øker; det elektriske væsken finnes i kroppene i kroppene; det beveger seg uhindret gjennom ikke-elektriske (ledere), men beveger seg vanskelig isolatorer; manifestasjonene av elektrisitet skyldes ulik fordeling av væsken i en kropp, eller tilnærming til kropper som er ulikt ladet med væsken. " Aepinus formulerte en tilsvarende teori om magnetisme bortsett fra at i tilfelle av magnetiske fenomen virket væsken bare på jernpartiklene. Han gjorde også mange elektriske eksperimenter som tilsynelatende viste at for å manifestere elektriske effekter må turmalin varmes opp til mellom 37,5 ° C og 100 ° C. Faktisk forblir turmalin uelektrifisert når temperaturen er jevn, men manifesterer elektriske egenskaper når temperaturen stiger eller faller. Krystaller som viser elektriske egenskaper på denne måten kalles pyroelektriske ; sammen med turmalin inkluderer disse sulfat av kinin og kvarts.

Henry Cavendish oppfattet uavhengig en teori om elektrisitet som nesten er lik Aepinus. I 1784 var han kanskje den første som brukte en elektrisk gnist til å produsere en eksplosjon av hydrogen og oksygen i riktige proporsjoner som ville skape rent vann. Cavendish oppdaget også induktiv kapasitet til dielektrikum (isolatorer), og målte allerede i 1778 den spesifikke induktive kapasiteten for bivoks og andre stoffer sammenlignet med en luftkondensator.

Rundt 1784 utviklet CA Coulomb torsjonsbalansen og oppdaget det som nå kalles Coulombs lov : kraften som utøves mellom to små elektrifiserte kropper varierer omvendt som kvadratet på avstanden, ikke slik Aepinus i sin teori om elektrisitet hadde antatt, bare omvendt som avstand. I følge teorien som ble fremført av Cavendish, "tiltrekker partiklene seg og tiltrekkes omvendt som noe mindre avstandens kraft enn kuben." En stor del av domenet til elektrisitet ble praktisk talt annektert av Coulombs oppdagelse av loven om omvendte firkanter.

Gjennom eksperimentene til William Watson og andre som viste at elektrisitet kunne overføres til en avstand, begynte ideen om praktisk bruk av dette fenomenet, rundt 1753, å oppsluke tankene til nysgjerrige mennesker. For dette formål ble det foreslått forslag til bruk av elektrisitet ved overføring av etterretning. Den første av metodene som ble utviklet for dette formålet, var sannsynligvis Georges Lesages i 1774. Denne metoden besto av 24 ledninger, isolert fra hverandre og hver hadde en kulekule forbundet med den fjerne enden. Hver ledning representerte en bokstav i alfabetet. For å sende en melding ble en ønsket ledning øyeblikkelig ladet med strøm fra en elektrisk maskin, hvorpå kulekulen som var koblet til den ledningen ville fly ut. Andre metoder for telegrafering der det ble brukt friksjonsstrøm ble også prøvd, noen av dem er beskrevet i historien på telegrafen .

Tiden med galvanisk eller voltaisk elektrisitet representerte et revolusjonerende brudd fra det historiske fokuset på friksjonell elektrisitet. Alessandro Volta oppdaget at kjemiske reaksjoner kan brukes til å lage positivt ladede anoder og negativt ladede katoder . Når en leder var festet mellom disse, drev forskjellen i det elektriske potensialet (også kjent som spenning) en strøm mellom dem gjennom lederen. Den potensialforskjellen mellom to punkter er målt i enheter av volt i erkjennelse av Volta arbeid.

Den første omtale av voltaisk elektrisitet, selv om den ikke ble anerkjent som den på den tiden, ble sannsynligvis gjort av Johann Georg Sulzer i 1767, som, etter å ha lagt en liten sinkskive under tungen og en liten kobberskive over den, observerte en særegenhet smak når de respektive metallene berørte i kantene. Sulzer antok at når metallene kom sammen ble de satt i vibrasjon og virket på tungenes nerver for å gi effektene som ble lagt merke til. I 1790 merket professor Luigi Alyisio Galvani fra Bologna, mens han utførte eksperimenter med " animalsk elektrisitet ", rykninger i en froskebein i nærvær av en elektrisk maskin. Han observerte at en froskemuskel, suspendert på en jernbalustrade av en kobberkrok som passerte gjennom ryggsøylen, gjennomgikk livlige kramper uten noen fremmed årsak, da den elektriske maskinen på dette tidspunktet var fraværende.

For å redegjøre for dette fenomenet antok Galvani at elektrisitet av motsatt art eksisterte i nervene og musklene til frosken, muskler og nerver som utgjorde de ladede belegg av en Leyden -krukke. Galvani publiserte resultatene av sine oppdagelser, sammen med hans hypotese, som engasjerte oppmerksomheten til datidens fysikere. Den mest fremtredende av disse var Volta, professor i fysikk ved Pavia , som hevdet at resultatene observert av Galvani var resultatet av de to metallene, kobber og jern, som fungerte som elektromotorer , og at musklene til frosken spilte rollen som en leder, fullfører kretsen. Dette utløste en lang diskusjon mellom tilhengerne av de motstridende oppfatningene. En gruppe var enig med Volta i at den elektriske strømmen var et resultat av en elektromotorisk kontaktkraft ved de to metallene; den andre vedtok en modifikasjon av Galvanis syn og hevdet at strømmen var et resultat av en kjemisk affinitet mellom metallene og syrene i haugen. Michael Faraday skrev i forordet til sine eksperimentelle undersøkelser , i forhold til spørsmålet om metallisk kontakt er produktiv av en del av elektrisiteten til den voltaiske haugen: "Jeg ser ennå ingen grunn til å endre den oppfatningen jeg har gitt; ... men selve poenget er av så stor betydning at jeg ved den første muligheten har til hensikt å fornye forespørselen, og, hvis jeg kan, gjøre bevisene enten på den ene eller den andre siden ubestridelige for alle. "

Selv Faraday selv avgjorde imidlertid ikke kontroversen, og mens synspunktene til forkjemperne på begge sider av spørsmålet har gjennomgått endringer, slik etterfølgende undersøkelser og funn krevde, fortsatte mangfoldige meninger om disse punktene frem til 1918. Volta gjorde mange eksperimenter til støtte for sin teori og utviklet til slutt haugen eller batteriet, som var forløperen til alle etterfølgende kjemiske batterier, og hadde den særegne fortjenesten å være det første middelet for å oppnå en langvarig kontinuerlig strøm av elektrisitet. Volta kommuniserte en beskrivelse av haugen sin til Royal Society of London og kort tid etter produserte Nicholson og Cavendish (1780) nedbrytning av vann ved hjelp av den elektriske strømmen, ved å bruke Voltas haug som kilde til elektromotorisk kraft.

1800 -tallet

Tidlig 1800 -tall

I 1800 konstruerte Alessandro Volta den første enheten for å produsere en stor elektrisk strøm, senere kjent som det elektriske batteriet . Napoleon , som ble informert om verkene hans, innkalte ham i 1801 for en kommandooppførelse av eksperimentene hans. Han mottok mange medaljer og dekorasjoner, inkludert Légion d'honneur .

Davy i 1806, og brukte en voltaisk haug med omtrent 250 celler, eller par, nedbrutt kalium og brus, som viste at disse stoffene var henholdsvis oksider av kalium og natrium, metaller som tidligere hadde vært ukjente. Disse eksperimentene var begynnelsen på elektrokjemi , undersøkelsen som Faraday tok opp, og som han i 1833 kunngjorde sin viktige lov om elektrokjemiske ekvivalenter, nemlig: " Den samme mengden elektrisitet - det vil si den samme elektriske strømmen - brytes ned kjemisk like store mengder av alle legemene den krysser; derfor er vekten av elementene som er atskilt i disse elektrolyttene til hverandre som deres kjemiske ekvivalenter . " Ved å bruke et batteri på 2000 elementer av en voltaisk haug Humphry Davy i 1809 ga den første offentlige demonstrasjonen av lysbue lyset , ved bruk av kull som var lukket i et vakuum.

Noe viktig å merke seg, det var først mange år etter oppdagelsen av den voltaiske haugen at dyrets og friksjonselektrisitetens elektrisitet og voltaisk elektrisitet var like tydelige. Så sent som i januar 1833 finner vi Faraday som skriver i et papir om elektrisiteten til den elektriske strålen . " Etter en undersøkelse av eksperimentene til Walsh, Ingenhousz , Henry Cavendish , Sir H. Davy og Dr. Davy, er det ingen tvil om at jeg tenker på identiteten til elektrisiteten til torpedoen med vanlig (friksjon) og voltaisk elektrisitet; og jeg antar at så lite vil forbli i tankene på andre for å rettferdiggjøre at jeg avstår fra å gå inn i det filosofiske beviset på den identiteten lenge. Tvilen fra Sir Humphry Davy er fjernet av hans bror, Dr. at sistnevnte er motsatt av de tidligere ... Den generelle konklusjonen som, tror jeg, må trekkes fra denne faktasamlingen (en tabell som viser likheten til egenskapene til de forskjellige navngitte elektrisitetene) er at elektrisitet uansett hvilken kilde den er, er identisk i sin natur . "

Det er imidlertid riktig å konstatere at likheten mellom elektrisitet fra forskjellige kilder før Faradays tid var mer enn mistenkt. Således skrev William Hyde Wollaston i 1801: " Denne likheten i måten både elektrisitet og galvanisme (voltaisk elektrisitet) ser ut til å være begeistret i tillegg til likheten som er sporet mellom effektene deres, viser at de begge er i hovedsak de samme og bekreft en oppfatning som allerede er fremsatt av andre, at alle forskjellene som kan oppdages i virkningene av sistnevnte kan skyldes at den er mindre intens, men produsert i mye større mengder . " I samme papir beskriver Wollaston visse eksperimenter der han bruker veldig fin tråd i en løsning av sulfat av kobber som han passerte elektriske strømmer fra en elektrisk maskin. Dette er interessant i forbindelse med senere bruk av nesten tilsvarende arrangerte fine ledninger i elektrolytiske mottakere i trådløs eller radiotelegrafi.

I første halvdel av 1800 -tallet ble det gjort mange svært viktige tillegg til verdens kunnskap om elektrisitet og magnetisme. For eksempel oppdaget Hans Christian Ørsted i København i 1820 avbøyningseffekten av en elektrisk strøm som krysser en ledning på en suspendert magnetnål.

Denne oppdagelsen ga en pekepinn på det senere påviste intime forholdet mellom elektrisitet og magnetisme som raskt ble fulgt opp av Ampère som noen måneder senere, i september 1820, presenterte de første elementene i hans nye teori, som han utviklet i de påfølgende årene som kulminerte med publikasjon i hans " Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques uniquement déduite de l'experience " (Memoir on the Mathematical Theory of Electrodynamic Phenomena, Uniqueely Deduced from Experience) som kunngjorde sin berømte teori om elektrodynamikk, knyttet til kraften som en nåværende utøver på en annen, ved dens elektromagnetiske effekter, nemlig

1. To parallelle deler av en krets tiltrekker hverandre hvis strømmen i dem flyter i samme retning, og frastøter hverandre hvis strømmen strømmer i motsatt retning.
2. To deler av kretser som krysser hverandre tiltrekker hverandre på skrå hvis begge strømmen strømmer enten mot eller fra kryssingspunktet, og frastøter hverandre hvis den ene strømmer til og den andre fra det punktet.
3. Når et element i en krets utøver en kraft på et annet element i en krets, har den kraften alltid en tendens til å tvinge den andre i en retning vinkelrett på sin egen retning.

Ampere brakte en rekke fenomener inn i teorien ved å undersøke de mekaniske kreftene mellom ledere som støtter strøm og magneter. James Clerk Maxwell , i sin " A Treatise on Electricity and Magnetism ", kalte Ampere "elektrisitetens Newton".

Den tyske fysikeren Seebeck oppdaget i 1821 at når det tilføres varme til krysset mellom to metaller som var loddet sammen, blir det satt opp en elektrisk strøm. Dette kalles termoelektrisitet . Seebecks enhet består av en kobberstrimmel bøyd i hver ende og loddet til en plate av vismut. En magnetisk nål plasseres parallelt med kobberlisten. Når varmen fra en lampe påføres krysset mellom kobber og vismut, settes det opp en elektrisk strøm som avleder nålen.

Rundt denne tiden angrep Siméon Denis Poisson det vanskelige problemet med indusert magnetisering, og resultatene hans, selv om de er annerledes uttrykt, er fortsatt teorien, som en viktig første tilnærming. Det var i anvendelsen av matematikk til fysikk at hans tjenester til vitenskap ble utført. Kanskje den mest originale, og absolutt den mest permanente i deres innflytelse, var hans memoarer om teorien om elektrisitet og magnetisme, som praktisk talt skapte en ny gren av matematisk fysikk .

George Green skrev Et essay om anvendelse av matematisk analyse på teoriene om elektrisitet og magnetisme i 1828. Essayet introduserte flere viktige begreper, blant dem et teorem som ligner det moderne Grønns teorem, ideen om potensielle funksjoner som for tiden brukes i fysikk, og konseptet med det som nå kalles Grønnes funksjoner . George Green var den første personen som laget en matematisk teori om elektrisitet og magnetisme, og hans teori dannet grunnlaget for arbeidet til andre forskere som James Clerk Maxwell, William Thomson og andre.

Peltier i 1834 oppdaget en effekt motsatt av termoelektrisitet, nemlig at når en strøm passerer gjennom et par forskjellige metaller, senkes eller økes temperaturen ved krysset mellom metallene, avhengig av strømretningen. Dette kalles Peltier -effekten . Temperaturvariasjonene er funnet å være proporsjonale med strømstyrken og ikke kvadratet av strømmen som i varmen på grunn av den vanlige motstanden til en leder. Denne andre loven er I ² R -loven , oppdaget eksperimentelt i 1841 av den engelske fysikeren Joule . Med andre ord er denne viktige loven at varmen som genereres i en hvilken som helst del av en elektrisk krets er direkte proporsjonal med produktet av motstanden R til denne delen av kretsen og til kvadratet til styrken til strømmen I som strømmer i kretsen.

I 1822 utviklet Johann Schweigger det første galvanometeret . Dette instrumentet ble senere mye forbedret av Wilhelm Weber (1833). I 1825 oppfant William Sturgeon fra Woolwich, England, hestesko og straight bar elektromagnet, og mottok derfor sølvmedaljen fra Society of Arts. I 1837 oppfant Carl Friedrich Gauss og Weber (begge bemerkede arbeidere i denne perioden) i fellesskap et reflekterende galvanometer for telegrafformål. Dette var forløperen til Thomson -reflekterende og andre ekstremt følsomme galvanometre som en gang ble brukt i undersjøisk signalering og fremdeles mye brukt i elektriske målinger. Arago i 1824 gjorde den viktige oppdagelsen at når en kobberskive roteres i sitt eget plan, og hvis en magnetisk nål er fritt suspendert på en sving over skiven, vil nålen rotere med skiven. Hvis nålen derimot er festet, vil den ha en tendens til å forsinke skivens bevegelse. Denne effekten ble kalt Aragos rotasjoner .

Ubrukelige forsøk ble gjort av Charles Babbage , Peter Barlow , John Herschel og andre for å forklare dette fenomenet. Den sanne forklaringen var forbeholdt Faraday, nemlig at elektriske strømmer induseres i kobberplaten ved kutting av nålens magnetiske kraftlinjer, som igjen reagerer på nålen. Georg Simon Ohm gjorde arbeidet med motstand i årene 1825 og 1826, og publiserte resultatene sine i 1827 som boken Die galvanische Kette, mathematatisch bearbeitet . Han hentet betydelig inspirasjon fra Fouriers arbeid med varmeledning i den teoretiske forklaringen på arbeidet hans. For eksperimenter brukte han opprinnelig voltaiske hauger , men brukte senere et termoelement da dette ga en mer stabil spenningskilde når det gjelder intern motstand og konstant potensialforskjell. Han brukte et galvanometer for å måle strøm, og visste at spenningen mellom termoelementterminalene var proporsjonal med kryssetemperaturen. Deretter la han til testledninger av varierende lengde, diameter og materiale for å fullføre kretsen. Han fant ut at dataene hans kunne modelleres gjennom en enkel ligning med variabel sammensatt av avlesningen fra et galvanometer, lengden på testlederen, termoelementets kryssstemperatur og en konstant av hele oppsettet. Fra dette bestemte Ohm proporsjonalloven og publiserte resultatene. I 1827 kunngjorde han den nå berømte loven som bærer navnet hans , det vil si:

Elektromotorisk kraft = Strøm × Motstand

Ohm satte i gang en rekke forvirrende fakta som forbinder elektromotorisk kraft og elektrisk strøm i ledere, som alle tidligere elektrikere bare hadde lykkes med å løse løst sammen kvalitativt under noen ganske vage utsagn. Ohm fant ut at resultatene kunne oppsummeres i en så enkel lov, og ved Ohms oppdagelse ble en stor del av domenet til elektrisitet annektert med teori.

Faraday og Henry

Oppdagelsen av elektromagnetisk induksjon ble gjort nesten samtidig, selv om det var uavhengig av Michael Faraday , som først gjorde oppdagelsen i 1831, og Joseph Henry i 1832. Henrys oppdagelse av selvinduksjon og hans arbeid med spiralledere ved bruk av en kobberspiral var offentliggjort i 1835, like før Faraday.

I 1831 begynte epokegående undersøkelser av Michael Faraday , den berømte eleven og etterfølgeren til Humphry Davy ved sjefen for Royal Institution, London, knyttet til elektrisk og elektromagnetisk induksjon. Faradays bemerkelsesverdige undersøkelser, eksperimentelistenes prins , om elektrostatikk og elektrodynamikk og induksjon av strøm. Disse var ganske lange for å bli brakt fra den rå eksperimentelle tilstanden til et kompakt system, og uttrykte den virkelige essensen. Faraday var ikke en kompetent matematiker, men hadde han vært det, ville han ha blitt hjulpet sterkt i sine undersøkelser, spart seg for mye ubrukelig spekulasjon og ville ha forventet mye senere arbeid. Han ville for eksempel å kjenne Amperes teori, med egne resultater lett blitt ledet til Neumanns teori og det sammenhengende arbeidet til Helmholtz og Thomson. Faradays studier og undersøkelser utvidet seg fra 1831 til 1855, og en detaljert beskrivelse av hans eksperimenter, fradrag og spekulasjoner finnes i hans kompilerte artikler, med tittelen Experimental Researches in Electricity. ' Faraday var av yrke kjemiker. Han var ikke i den fjerneste grad matematiker i vanlig forstand - det er faktisk et spørsmål om det i alle hans skrifter er en enkelt matematisk formel.

Eksperimentet som førte Faraday til oppdagelsen av elektromagnetisk induksjon ble gjort som følger: Han konstruerte det som nå er og ble deretter betegnet som en induksjonsspole , hvis primære og sekundære ledninger ble viklet på en spole, side om side og isolert fra hverandre. I kretsen til hovedledningen plasserte han et batteri på omtrent 100 celler. I den sekundære ledningen satte han inn et galvanometer. Da han foretok sin første test, observerte han ingen resultater, galvanometeret ble liggende i ro, men da han økte lengden på ledningene la han merke til en nedbøyning av galvanometeret i sekundærledningen da kretsen til primærledningen ble laget og ødelagt. Dette var det første observerte tilfellet av utviklingen av elektromotorisk kraft ved elektromagnetisk induksjon.

Han oppdaget også at induserte strømmer etableres i en andre lukket krets når strømstyrken varieres i den første ledningen, og at strømretningen i den sekundære kretsen er motsatt den i den første kretsen. Også at en strøm induseres i en sekundær krets når en annen krets som bærer en strøm flyttes til og fra den første kretsen, og at tilnærming eller tilbaketrekking av en magnet til eller fra en lukket krets induserer øyeblikksstrømmer i den siste. Kort sagt, i løpet av få måneder oppdaget Faraday ved eksperiment praktisk talt alle lover og fakta som nå er kjent om elektromagnetisk induksjon og magneto-elektrisk induksjon. Av disse funnene, med neppe et unntak, avhenger driften av telefonen, dynamomaskinen og tilfeldig til dynamomaskinen praktisk talt alle de gigantiske elektriske næringene i verden, inkludert elektrisk belysning , elektrisk trekkraft, drift av elektriske motorer for kraftformål, og galvanisering , elektrotyping , etc.

I sine undersøkelser av den særegne måten jernfiler arrangerer seg på et papp eller glass i nærheten av polene til en magnet, oppfattet Faraday ideen om magnetiske " kraftlinjer " som strekker seg fra pol til pol på magneten og langs hvilken magneten arkiv pleier å plassere seg selv. Etter at funnet ble gjort at magnetiske effekter følger passering av en elektrisk strøm i en ledning, ble det også antatt at lignende magnetiske kraftlinjer virvlet rundt ledningen. For enkelhets skyld og for å redegjøre for indusert elektrisitet ble det deretter antatt at når disse kraftlinjene " kuttes " av en ledning i passering over dem eller når kraftlinjene ved stigende og fallende kutte tråden, utvikles en strøm av strøm, eller for å være mer nøyaktig, det utvikles en elektromotorisk kraft i ledningen som setter opp en strøm i en lukket krets. Faraday avanserte det som har blitt kalt molekylær teori om elektrisitet som antar at elektrisitet er manifestasjonen av en særegen tilstand av molekylet i kroppen som gnides eller eteren som omgir kroppen. Faraday oppdaget også ved eksperiment paramagnetisme og diamagnetisme , nemlig at alle faste stoffer og væsker enten tiltrekkes eller frastøtes av en magnet. For eksempel er jern, nikkel, kobolt, mangan, krom, etc. paramagnetisk (tiltrukket av magnetisme), mens andre stoffer, for eksempel vismut, fosfor, antimon, sink, etc., avstøtes av magnetisme eller er diamagnetiske .

Brugans av Leyden i 1778 og Le Baillif og Becquerel i 1827 hadde tidligere oppdaget diamagnetisme når det gjelder vismut og antimon. Faraday gjenoppdaget også spesifikk induktiv kapasitet i 1837, og resultatene av forsøkene fra Cavendish hadde ikke blitt publisert på den tiden. Han spådde også forsinkelse av signaler på lange sjøkabler på grunn av den induktive effekten av kabelens isolasjon, med andre ord den statiske kapasiteten til kabelen. I 1816 hadde telegrafpioneren Francis Ronalds også observert signalhemming på hans begravede telegraflinjer, og tilskrev det til induksjon.

De 25 årene umiddelbart etter Faradays oppdagelser av elektromagnetisk induksjon var fruktbare i offentliggjøring av lover og fakta knyttet til induserte strømmer og magnetisme. I 1834 demonstrerte Heinrich Lenz og Moritz von Jacobi uavhengig av det nå kjente faktum at strømmen som induseres i en spole er proporsjonal med antall svinger i spolen. Lenz kunngjorde også den gang sin viktige lov om at de induserte strømmer i alle tilfeller av elektromagnetisk induksjon har en slik retning at reaksjonen deres har en tendens til å stoppe bevegelsen som produserer dem, en lov som kanskje var utledelig av Faradays forklaring av Aragos rotasjoner.

Den induksjonsspole ble først utviklet av Nicholas Callan i 1836. I 1845 Joseph Henry , American fysiker, publisert en grunn av sine verdifulle og interessante eksperimenter med induserte strømmer av høy orden, og viser at strømmer kunne induseres fra sekundærsiden av en induksjons spole til primæren til en andre spole, derfra til den sekundære ledningen, og så videre til primæren til en tredje spole, etc. Heinrich Daniel Ruhmkorff videreutviklet induksjonsspolen, Ruhmkorff -spolen ble patentert i 1851, og han brukte lange viklinger kobbertråd for å oppnå en gnist på omtrent 50 mm i lengde. I 1857, etter å ha undersøkt en sterkt forbedret versjon laget av en amerikansk oppfinner, Edward Samuel Ritchie , forbedret Ruhmkorff designet (som andre ingeniører gjorde) ved å bruke glassisolasjon og andre innovasjoner for å tillate gnistproduksjon mer enn 300 millimeter (12 tommer) lang.

Midt på 1800 -tallet

Den elektromagnetiske teorien om lys legger til den gamle bølgende teorien en enorm provins med transcendent interesse og betydning; det krever av oss ikke bare en forklaring på alle fenomenene lys og strålingsvarme ved tverrgående vibrasjoner av et elastisk fast stoff som kalles eter, men også inkludering av elektriske strømmer, permanent magnetisme av stål og lodestein , magnetisk kraft og elektrostatisk kraft , i en omfattende eterisk dynamikk . "

-  Lord Kelvin

Fram til midten av 1800 -tallet, faktisk frem til rundt 1870, var elektrofag, kan det sies, en forseglet bok for flertallet av elektriske arbeidere. Før denne tiden hadde det blitt utgitt en rekke håndbøker om elektrisitet og magnetisme, særlig Auguste de La Rives uttømmende ' traktat om elektrisitet ' i 1851 (fransk) og 1853 (engelsk); August Beer 's Einleitung in die Elektrostatik, die Lehre vom Magnetismus und die Elektrodynamik , Wiedemann 's ' Galvanismus ' og Reiss '' Reibungsal-elektricitat . ' Men disse verkene besto hovedsakelig i detaljer om eksperimenter med elektrisitet og magnetisme, og lite med lovene og faktaene til disse fenomenene. Henry d'Abria publiserte resultatene av noen undersøkelser av lovene om induserte strømninger, men på grunn av kompleksiteten i undersøkelsen var det ikke produktivt for veldig bemerkelsesverdige resultater. Rundt midten av 1800-tallet ble Fleeming Jenkins arbeid om ' Elektrisitet og magnetisme ' og kontorist Maxwells ' Avhandling om elektrisitet og magnetisme ' utgitt.

Disse bøkene var avganger fra banket vei. Som Jenkin sier i forordet til arbeidet hans, vitenskapen om skolene var så ulik den praktiske elektrikerens at det var ganske umulig å gi elevene tilstrekkelige, eller til og med tilstrekkelig, lærebøker. En student han sa, kunne ha mestret de la Rives store og verdifulle avhandling og likevel føle seg som i et ukjent land og lytte til en ukjent tunge i selskap med praktiske menn. Som en annen skribent har sagt, med Jenkins og Maxwells bøker, ble alle hindringer i veien for elektriske studenter fjernet, " blir hele meningen med Ohms lov klar; elektromotorisk kraft, potensialforskjell, motstand, strøm, kapasitet, linjer med kraft, magnetisering og kjemisk affinitet var målbare, og kunne resonneres om, og det kunne gjøres beregninger om dem med like mye sikkerhet som beregninger i dynamikk ".

Omkring 1850 publiserte Kirchhoff lovene hans om forgrenede eller delte kretser. Han viste også matematisk at i henhold til den da rådende elektrodynamiske teorien, ville elektrisitet forplante seg langs en perfekt ledende ledning med lysets hastighet. Helmholtz undersøkte matematisk effekten av induksjon på styrken til en strøm og utledet derfra ligninger, som eksperimentet bekreftet, og viste blant andre viktige punkter den forsinkende effekten av selvinduksjon under visse forhold i kretsen.

I 1853 spådde Sir William Thomson (senere Lord Kelvin ) som et resultat av matematiske beregninger den oscillerende karakteren til den elektriske utladningen til en kondensatorkrets. Til Henry hører imidlertid æren av å skille som følge av hans eksperimenter i 1842 den oscillerende karakteren av utslipp av Leyden -krukke . Han skrev: Fenomenene krever at vi innrømmer eksistensen av en hovedutladning i en retning, og deretter flere reflekshandlinger bakover og fremover, hver mer svake enn de foregående, til likevekten er oppnådd . Disse svingningene ble deretter observert av BW Feddersen (1857) som ved hjelp av et roterende, konkavt speil projiserte et bilde av den elektriske gnisten på en sensitiv plate, og derved oppnådde et fotografi av gnisten som tydelig indikerte utladningens vekslende natur. Sir William Thomson var også oppdageren av den elektriske varmekonveksjonen ( "Thomson" -effekten ). Han designet for elektriske målinger av presisjon hans kvadrant og absolutte elektrometer. Det reflekterende galvanometeret og sifonopptakeren , slik det ble brukt på undersjøisk kabelsignalering, skyldes også ham.

Omtrent 1876 demonstrerte den amerikanske fysikeren Henry Augustus Rowland fra Baltimore det viktige faktum at en statisk ladning som bæres rundt gir de samme magnetiske effektene som en elektrisk strøm. Viktigheten av denne oppdagelsen består i at den kan gi en plausibel teori om magnetisme, nemlig at magnetisme kan være et resultat av rettet bevegelse av rader med molekyler som bærer statiske ladninger.

Etter Faradays oppdagelse av at elektriske strømmer kunne utvikles i en ledning ved å få den til å skjære over kraftlinjene til en magnet, var det forventet at det ville bli gjort forsøk på å konstruere maskiner for å utnytte dette faktum i utviklingen av voltstrømmer . Den første maskinen av denne typen skyldtes Hippolyte Pixii , 1832. Den besto av to spoler av jerntråd, overfor hvilke polene til en hestesko -magnet ble rotert. Da dette produserte en vekselstrøm i trådens spoler, arrangerte Pixii en kommuteringsenhet (kommutator) som konverterte vekselstrømmen til spolene eller ankeret til en likestrøm i den eksterne kretsen. Denne maskinen ble fulgt av forbedrede former for magneto-elektriske maskiner på grunn av Edward Samuel Ritchie , Joseph Saxton , Edward M. Clarke 1834, Emil Stohrer 1843, Floris Nollet 1849, Shepperd 1856, Van Maldern , Werner von Siemens , Henry Wilde og andre.

Et bemerkelsesverdig fremskritt innen dynamokonstruksjon ble gjort av Samuel Alfred Varley i 1866 og av Siemens og Charles Wheatstone , som uavhengig oppdaget at når en trådspole eller anker av dynamomaskinen roteres mellom polene (eller i "felt") til en elektromagnet, settes det opp en svak strøm i spolen på grunn av gjenværende magnetisme i jernet til elektromagneten, og at hvis ankerets krets er forbundet med kretsen til elektromagneten, utviklet den svake strømmen seg i ankeret øker magnetismen i feltet. Dette øker de magnetiske kraftlinjene der ankeret roterer ytterligere, noe som ytterligere øker strømmen i elektromagneten, og derved produserer en tilsvarende økning i feltmagnetismen, og så videre, inntil den maksimale elektromotoriske kraften som maskinen er i stand til å utvikle er nådd. Ved hjelp av dette prinsippet utvikler dynamomaskinen sitt eget magnetfelt , og øker dermed effektiviteten og den økonomiske driften mye. Imidlertid var den dynamo elektriske maskinen på ingen måte perfeksjonert på det nevnte tidspunktet.

I 1860 hadde en viktig forbedring blitt gjort av Dr. Antonio Pacinotti fra Pisa som utviklet den første elektriske maskinen med en ringarmatur. Denne maskinen ble først brukt som en elektrisk motor, men senere som en generator for elektrisitet. Oppdagelsen av prinsippet om reversibilitet av den dynamo elektriske maskinen (som tilskrives Walenn 1860; Pacinotti 1864; Fontaine , Gramme 1873; Deprez 1881 og andre) der den kan brukes som en elektrisk motor eller som en generator for elektrisitet blitt betegnet som en av de største funnene på 1800 -tallet.

I 1872 ble trommelankeret utviklet av Hefner-Alteneck . Denne maskinen i en modifisert form ble senere kjent som Siemens dynamo. Disse maskinene ble for tiden fulgt av Schuckert , Gulcher , Fein, Brush , Hochhausen , Edison og dynamomaskinene til en rekke andre oppfinnere. I de tidlige dagene med dynamomaskinkonstruksjon var maskinene hovedsakelig arrangert som likestrømsgeneratorer, og kanskje den viktigste anvendelsen av slike maskiner på den tiden var i galvanisering, for hvilke maskiner med lav spenning og stor strømstyrke ble brukt.

Fra ca 1887 kom vekselstrømgeneratorer i omfattende drift og den kommersielle utviklingen av transformatoren, ved hjelp av hvilken strømmer med lav spenning og høy strømstyrke omdannes til strømmer med høy spenning og lav strømstyrke, og omvendt, med tiden revolusjonerte overføring av elektrisk kraft til lange avstander. På samme måte har introduksjonen av den roterende omformeren (i forbindelse med "trapp ned" -transformatoren) som konverterer vekselstrømmer til likestrøm (og omvendt) medført store økonomier i driften av elektriske kraftsystemer.

Før introduksjonen av dynamo elektriske maskiner, voltaiske eller primære, ble batterier mye brukt til galvanisering og i telegrafi. Det er to forskjellige typer voltaiske celler, nemlig "åpen" og "lukket", eller "konstant", type. Den åpne typen i korte trekk er den typen som opererte på lukket krets, blir etter kort tid polarisert; det vil si at gasser frigjøres i cellen som legger seg på den negative platen og etablerer en motstand som reduserer strømstyrken. Etter et kort intervall med åpen krets elimineres eller absorberes disse gassene og cellen er igjen klar til drift. Lukkede kretsceller er de der gassene i cellene absorberes så raskt som de frigjøres, og dermed er utgangen til cellen praktisk talt jevn. De Leclanché og Daniell celler , henholdsvis, er velkjente eksempler på "åpen" og "lukket" type galvanisk element. Batterier av typen Daniell eller "tyngdekraften" ble brukt nesten generelt i USA og Canada som kilden til elektromotorisk kraft i telegrafi før dynamomaskinen ble tilgjengelig.

I slutten av det 19. århundre, begrepet luminiferous Aether , som betyr lys bærende Aether , var en antatt medium for spredning av lyset. Ordet eter stammer via latin fra gresk αιθήρ, fra en rot som betyr å tenne, brenne eller skinne. Det betyr stoffet som man i antikken trodde skulle fylle de øvre områdene av rommet, utover skyene.

Maxwell

I 1864 kunngjorde James Clerk Maxwell fra Edinburgh sin elektromagnetiske teori om lys, som kanskje var det største enkeltsteget i verdens kunnskap om elektrisitet. Maxwell hadde studert og kommentert feltet elektrisitet og magnetisme allerede i 1855/6 da On Faradays styrker ble lest opp for Cambridge Philosophical Society . Papiret presenterte en forenklet modell av Faradays arbeid, og hvordan de to fenomenene var relatert. Han reduserte all den nåværende kunnskapen til et koblet sett med differensialligninger med 20 ligninger i 20 variabler. Dette verket ble senere publisert som On Physical Lines of Force i mars 1861. For å bestemme kraften som virker på en hvilken som helst del av maskinen må vi finne momentumet og deretter beregne hastigheten som dette momentumet endres med. Denne endringstakten vil gi oss kraften. Beregningsmetoden som det er nødvendig å bruke ble først gitt av Lagrange , og deretter utviklet, med noen modifikasjoner, av Hamiltons ligninger . Det blir vanligvis referert til som Hamiltons prinsipp ; når ligningene i den opprinnelige formen brukes, er de kjent som Lagranges ligninger . Nå viste Maxwell logisk hvordan disse beregningsmetodene kan brukes på det elektromagnetiske feltet. Energien til et dynamisk system er delvis kinetisk , delvis potensiell . Maxwell antar at den magnetiske energi av feltet er kinetisk energi , den elektrisk energi potensialet .

Rundt 1862, mens han foreleste ved King's College, beregnet Maxwell at forplantningshastigheten til et elektromagnetisk felt er omtrent lysets hastighet. Han anså dette for å være mer enn bare en tilfeldighet, og kommenterte " Vi kan knapt unngå konklusjonen om at lys består av tverrgående bølger av det samme mediet som er årsaken til elektriske og magnetiske fenomener. "

Ved å arbeide videre med problemet, viste Maxwell at ligningene forutsier eksistensen av bølger av oscillerende elektriske og magnetiske felt som beveger seg gjennom tomt rom med en hastighet som kan forutsies fra enkle elektriske eksperimenter; ved hjelp av de tilgjengelige dataene den gang, oppnådde Maxwell en hastighet på 310 740 000 m/s . I sitt papir fra 1864 A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field , skrev Maxwell, Avtalen med resultatene ser ut til å vise at lys og magnetisme er følelser av det samme stoffet, og at lys er en elektromagnetisk forstyrrelse som forplanter seg gjennom feltet i henhold til elektromagnetiske lover .

Som allerede nevnt her, hadde Faraday, og før ham, Ampère og andre inklings at den lysende eteren av rommet også var mediet for elektrisk handling. Det var kjent ved beregning og eksperiment at hastigheten på elektrisitet var omtrent 186 000 miles per sekund; det vil si lik lysets hastighet, noe som i seg selv antyder ideen om et forhold mellom -elektrisitet og "lys". En rekke av de tidligere filosofer eller matematikere, som Maxwell uttrykker dem, fra 1800 -tallet, mente at elektromagnetiske fenomener kan forklares ved handling på avstand. Maxwell, etter Faraday, hevdet at setet til fenomenene var i mediet. Matematikernes metoder for å komme frem til resultatene var syntetiske mens Faradays metoder var analytiske. Faraday i tankene hans så kraftlinjer som krysset hele rommet der matematikerne så kraftsentre tiltrekke seg på avstand. Faraday søkte setet til fenomenene i virkelige handlinger som foregår i mediet; de var fornøyd med at de hadde funnet det i en kraft på en avstand på de elektriske væskene.

Begge disse metodene, som Maxwell påpeker, hadde lyktes med å forklare lysets forplantning som et elektromagnetisk fenomen, samtidig som de grunnleggende oppfatningene om hvilke mengder det dreier seg om, var radikalt forskjellige. Matematikerne antok at isolatorer var barrierer for elektriske strømmer; at for eksempel i en Leyden -krukke eller elektrisk kondensator ble elektrisiteten samlet på den ene platen og at ved en eller annen okkult handling på avstand ble elektrisitet av motsatt slag tiltrukket av den andre platen.

Maxwell, som ser lenger enn Faraday, begrunnet at hvis lys er et elektromagnetisk fenomen og er overførbart gjennom dielektrikum som glass, må fenomenet ligge i naturen til elektromagnetiske strømmer i dielektriken. Han hevdet derfor at ved lading av en kondensator, for eksempel, stoppet handlingen ikke ved isolatoren, men at det er satt opp noen "forskyvnings" -strømmer i isolasjonsmediet, som strømmer fortsetter til motstandskraften til mediet er lik av ladekraften. I en lukket lederkrets er en elektrisk strøm også en forskyvning av elektrisitet.

Lederen gir en viss motstand, i likhet med friksjon, til forskyvning av elektrisitet, og varme utvikles i lederen, proporsjonal med kvadratet av strømmen (som allerede nevnt her), som strømmen strømmer så lenge den drivende elektriske kraften fortsetter . Denne motstanden kan sammenlignes med den som et skip møter mens den forskyver seg i vannet underveis. Motstanden til dielektrikumet er av en annen art og har blitt sammenlignet med komprimering av mange fjærer, som under kompresjon gir med et økende mottrykk, opp til et punkt der det totale mottrykket er lik det opprinnelige trykket. Når det innledende trykket trekkes tilbake, blir energien som brukes til å komprimere "fjærene" returnert til kretsen, samtidig med at fjærene går tilbake til sin opprinnelige tilstand, noe som gir en reaksjon i motsatt retning. Følgelig kan strømmen på grunn av forskyvning av elektrisitet i en leder være kontinuerlig, mens forskyvningsstrømmene i et dielektrikum er øyeblikkelige, og i en krets eller et medium som inneholder liten motstand sammenlignet med kapasitet eller induktansreaksjon, er utladningsstrømmene av svingende eller vekslende art.

Maxwell utvidet dette synet på forskyvningsstrømmer i dielektrikum til eteren av ledig plass. Forutsatt at lys er manifestasjonen av endringer av elektriske strømmer i eteren og vibrerer med lysvibrasjon, setter disse vibrasjonene ved induksjon opp tilsvarende vibrasjoner i tilstøtende deler av eteren, og på denne måten bølgene som tilsvarer lysets forplantes som en elektromagnetisk effekt i eteren. Maxwells elektromagnetiske teori om lys involverte åpenbart eksistensen av elektriske bølger i ledig plass, og hans tilhengere satte seg i oppgave å eksperimentelt demonstrere sannheten i teorien. I 1871 presenterte han merknadene om den matematiske klassifiseringen av fysiske størrelser .

Slutten av 1800 -tallet

I 1887, tysk fysiker Heinrich Hertz i en serie av eksperimenter viste selve eksistensen av elektromagnetiske bølger , hvilket viser at tverrgående fritt rom elektromagnetiske bølger kan reise over en viss avstand som forutsagt av Maxwell og Faraday. Hertz publiserte arbeidet sitt i en bok med tittelen: Elektriske bølger: forskning på forplantning av elektrisk handling med begrenset hastighet gjennom rommet . Oppdagelsen av elektromagnetiske bølger i verdensrommet førte til utviklingen av radio i slutten av 1800 -tallet.

Den elektron som en enhet i eksisterende elektrokjemi ble hevdet av G. Johnstone Stoney i 1874, som også innførte begrepet elektronet i 1894. Plasma ble først identifisert i en Crookes tube , og så beskrevet av Sir William Crookes i 1879 (han kalte det "strålende materie"). Elektrisitetsplassen i tiden frem til oppdagelsen av de vakre fenomenene på Crookes Tube (på grunn av Sir William Crookes), dvs. katodestråler, og senere til oppdagelsen av Roentgen eller røntgenstråler , må ikke overses, siden uten elektrisitet som excitanten av røret, kan oppdagelsen av strålene ha blitt utsatt på ubestemt tid. Det har blitt notert her at Dr. William Gilbert ble betegnet grunnleggeren av elektrovitenskap. Dette må imidlertid betraktes som en komparativ uttalelse.

Oliver Heaviside var en selvlært forsker som reformulerte Maxwells feltligninger når det gjelder elektriske og magnetiske krefter og energifluks, og uavhengig ko-formulert vektoranalyse .

I slutten av 1890 -årene foreslo en rekke fysikere at elektrisitet, som observert i studier av elektrisk ledning i ledere, elektrolytter og katodestrålerør , besto av diskrete enheter, som ble gitt forskjellige navn, men virkeligheten til disse enhetene hadde ikke blitt bekreftet på en overbevisende måte. Imidlertid var det også indikasjoner på at katodestrålene hadde bølgelignende egenskaper.

Faraday, Weber , Helmholtz , Clifford og andre hadde glimt av dette synet; og de eksperimentelle verkene til Zeeman , Goldstein , Crookes, JJ Thomson og andre hadde sterkt styrket dette synet. Weber spådde at elektriske fenomen skyldtes eksistensen av elektriske atomer, hvis innflytelse på hverandre var avhengig av deres posisjon og relative akselerasjoner og hastigheter. Helmholtz og andre hevdet også at eksistensen av elektriske atomer fulgte fra Faradays lover om elektrolyse , og Johnstone Stoney, som begrepet "elektron" skyldes, viste at hvert kjemisk ion av den nedbrutte elektrolytten bærer en bestemt og konstant mengde elektrisitet, og ettersom disse ladede ionene er separert på elektrodene som nøytrale stoffer, må det være et øyeblikk, men kort, når ladningene må kunne eksistere separat som elektriske atomer; mens i 1887 skrev Clifford : "Det er stor grunn til å tro at hvert materielt atom bærer en liten elektrisk strøm på den, hvis den ikke består av denne strømmen helt."

I 1896 utførte JJ Thomson eksperimenter som indikerte at katodestråler virkelig var partikler, fant en nøyaktig verdi for forholdet mellom ladning og masse e/m, og fant at e/m var uavhengig av katodemateriale. Han gjorde gode estimater av både ladningen e og massen m, og fant at katodestrålepartikler, som han kalte "legemer", hadde kanskje en tusendel av massen til den minst massive ion som er kjent (hydrogen). Han viste videre at de negativt ladede partiklene som ble produsert av radioaktive materialer, av oppvarmede materialer og av belyste materialer, var universelle. Arten av Crookes -rørets " katodestråle " -stoff ble identifisert av Thomson i 1897.

På slutten av 1800 -tallet ble Michelson - Morley -eksperimentet utført av Albert A. Michelson og Edward W. Morley ved det som nå er Case Western Reserve University . Det anses generelt å være beviset mot teorien om en lysende eter . Eksperimentet har også blitt referert til som "startpunktet for de teoretiske aspektene ved den andre vitenskapelige revolusjonen." Primært for dette arbeidet ble Michelson tildelt Nobelprisen i 1907. Dayton Miller fortsatte med eksperimenter, gjennomførte tusenvis av målinger og til slutt utviklet det mest nøyaktige interferometeret i verden på den tiden. Miller og andre, som Morley, fortsetter observasjoner og eksperimenter som omhandler konseptene. En rekke foreslåtte eter-dra-teorier kan forklare null-resultatet, men disse var mer komplekse og hadde en tendens til å bruke vilkårlig utseende koeffisienter og fysiske forutsetninger.

På slutten av 1800 -tallet hadde elektriske ingeniører blitt et tydelig yrke, atskilt fra fysikere og oppfinnere. De opprettet selskaper som undersøkte, utviklet og perfeksjonerte teknikkene for elektrisitetsoverføring, og fikk støtte fra myndigheter over hele verden for å starte det første verdensomspennende elektriske telekommunikasjonsnettet, telegrafnettet . Pionerene på dette feltet inkluderer Werner von Siemens , grunnlegger av Siemens AG i 1847, og John Pender , grunnlegger av Cable & Wireless .

William Stanley gjorde den første offentlige demonstrasjonen av en transformator som muliggjorde kommersiell levering av vekselstrøm i 1886. Store tofasede vekselstrømgeneratorer ble bygget av en britisk elektriker, JEH Gordon , i 1882. Lord Kelvin og Sebastian Ferranti utviklet også tidlige generatorer, produserer frekvenser mellom 100 og 300 hertz. Etter 1891 ble polyfase -generatorer introdusert for å levere strømmer fra flere forskjellige faser. Senere ble generatorer designet for varierende vekselstrømfrekvenser mellom seksten og omtrent hundre hertz, for bruk med lysbue, glødelampe og elektriske motorer.

Muligheten for å skaffe elektrisk strøm i store mengder, og økonomisk, ved hjelp av dynamo elektriske maskiner ga impuls til utviklingen av glødelamper og lysbue. Inntil disse maskinene hadde oppnådd et kommersielt grunnlag, var voltaiske batterier den eneste tilgjengelige strømkilden for elektrisk belysning og strøm. Kostnaden for disse batteriene, og vanskelighetene med å holde dem i pålitelig drift, var forbudt for bruk for praktiske belysningsformål. Datoen for bruk av lysbue- og glødelamper kan settes til omtrent 1877.

Selv i 1880 var det imidlertid gjort lite fremskritt mot den generelle bruken av disse belysningsarmaturene; den raske etterfølgende veksten i denne bransjen er et spørsmål om generell kunnskap. Bruk av lagringsbatterier , som opprinnelig ble betegnet som sekundære batterier eller akkumulatorer, begynte rundt 1879. Slike batterier brukes nå i stor skala som hjelpestoffer til dynamomaskinen i elektriske hus og transformatorstasjoner, i elektriske biler og i enorme mengder i bilens tennings- og startsystemer, også i brannalarmtelegrafi og andre signalsystemer.

For verdens Columbian internasjonale utstilling i 1893 i Chicago foreslo General Electric å drive hele messen med likestrøm . Westinghouse undergravd GEs bud litt og brukte messen til å debutere deres vekselstrømbaserte system, og viste hvordan systemet deres kunne drive flerfasede motorer og alle de andre AC- og DC-utstillingene på messen.

Andre industrielle revolusjon

Den andre industrielle revolusjon, også kjent som den teknologiske revolusjonen, var en fase med rask industrialisering i siste tredjedel av 1800 -tallet og begynnelsen av det 20. århundre. Sammen med utvidelsen av jernbaner , jern- og stålproduksjon , utbredt bruk av maskiner i produksjonen, sterkt økt bruk av dampkraft og petroleum , økte perioden med bruk av elektrisitet og tilpasning av elektromagnetisk teori i utvikling av ulike teknologier.

På 1880-tallet spredte det seg store kommersielle elektriske kraftsystemer, først brukt til belysning og til slutt til elektromotiv kraft og oppvarming. Systemer brukte tidlig vekselstrøm og likestrøm . Stor sentralisert kraftproduksjon ble mulig da det ble erkjent at vekselstrømsledninger kunne bruke transformatorer for å dra fordel av det faktum at hver dobling av spenningen ville tillate samme størrelse kabel å overføre samme mengde strøm fire ganger avstanden. Transformator ble brukt til å øke spenningen ved generasjonspunktet (et representativt tall er en generator spenning i det lave kilovoltområdet) til en mye høyere spenning (titusenvis til flere hundre tusen volt) for primæroverføring, fulgt til flere nedadgående transformasjoner, for husholdningsbruk og bolig. Mellom 1885 og 1890 ble det utviklet flerfasestrømmer kombinert med elektromagnetisk induksjon og praktiske induksjonsmotorer .

Den internasjonale elektro-tekniske utstillingen fra 1891 med langdistanseoverføring av høyeffekt, trefaset elektrisk strøm. Det ble holdt mellom 16. mai og 19. oktober på det nedlagte stedet til de tre tidligere "Westbahnhöfe" (vestlige jernbanestasjoner) i Frankfurt am Main. Utstillingen inneholdt den første langdistanseoverføringen av høyeffekts, trefaset elektrisk strøm, som ble generert 175 km unna ved Lauffen am Neckar. Som et resultat av denne vellykkede feltforsøket ble det etablert trefasestrøm for elektriske overføringsnettverk over hele verden.

Mye ble gjort i retning av forbedring av jernbaneterminalanlegg, og det er vanskelig å finne en dampbaneingeniør som ville ha nektet for at alle de viktige dampbanene i dette landet ikke skulle drives elektrisk. I andre retninger var det forventet at hendelsenes fremgang med bruken av elektrisk kraft ville være like rask. I alle deler av verden blir kraften til fallende vann, naturens evige bevegelsesmaskin, som har gått til spill siden verden begynte, nå omgjort til elektrisitet og overført med ledning hundrevis av miles til punkter der den er nyttig og økonomisk brukt .

Den første vindmøllen for elektrisitetsproduksjon ble bygget i Skottland i juli 1887 av den skotske elektroingeniøren James Blyth . Over Atlanterhavet, i Cleveland, Ohio ble en større og tungt konstruert maskin designet og konstruert i 1887–88 av Charles F. Brush , denne ble bygget av hans ingeniørfirma hjemme hos ham og opererte fra 1886 til 1900. Brush vindturbin hadde en rotor 17 meter i diameter og ble montert på et tårn på 18 fot. Selv om den var stor etter dagens standarder, ble maskinen bare vurdert til 12 kW; den snudde relativt sakte siden den hadde 144 kniver. Den tilkoblede dynamoen ble enten brukt til å lade en bank med batterier eller til å drive opptil 100 glødelamper , tre lysbuer og forskjellige motorer i Brushs laboratorium. Maskinen ble ubrukt etter 1900 da strøm ble tilgjengelig fra Clevelands sentralstasjoner, og ble forlatt i 1908.

Det 20. århundre

Ulike enheter for elektrisitet og magnetisme har blitt vedtatt og navngitt av representanter for elektrotekniske institutter i verden, hvilke enheter og navn har blitt bekreftet og legalisert av regjeringene i USA og andre land. Dermed er volt, fra den italienske Volta, blitt vedtatt som den praktiske enheten for elektromotorisk kraft, ohm, fra ordføreren i Ohms lov, som den praktiske motstandsenheten; den ampere , etter den eminente franske vitenskaps med samme navn, som praktisk enhet av nåværende styrke, henry som praktisk enhet av induktans, etter at Joseph Henry og i anerkjennelse av hans tidlige og viktige eksperimentelt arbeid i gjensidig induksjon.

Dewar og John Ambrose Fleming spådde at ved absolutt null ville rene metaller bli perfekte elektromagnetiske ledere (men senere endret Dewar sin oppfatning om at motstanden forsvant og tro at det alltid ville være en viss motstand). Walther Hermann Nernst utviklet den tredje loven om termodynamikk og uttalte at absolutt null var uoppnåelig. Carl von Linde og William Hampson , begge kommersielle forskere, søkte nesten samtidig om patenter på Joule - Thomson -effekten . Lindes patent var høydepunktet på 20 års systematisk undersøkelse av etablerte fakta, ved bruk av en regenerativ motstrømningsmetode. Hampsons design var også en regenerativ metode. Den kombinerte prosessen ble kjent som Linde - Hampson flytende prosess . Heike Kamerlingh Onnes kjøpte en Linde -maskin til forskningen sin. Zygmunt Florenty Wróblewski forsket på elektriske egenskaper ved lave temperaturer, selv om forskningen hans avsluttet tidlig på grunn av hans utilsiktede død. Rundt 1864 spådde Karol Olszewski og Wroblewski de elektriske fenomenene om å senke motstandsnivået ved ultrakaldtemperatur. Olszewski og Wroblewski dokumenterte bevis på dette på 1880 -tallet. En milepæl ble oppnådd 10. juli 1908 da Onnes ved Leiden University i Leiden for første gang produserte flytende helium og oppnådde superledning .

I 1900 utviklet William Du Bois Duddell Singing Arc og produserte melodiske lyder, fra lav til høy tone fra denne buelampen.

Lorentz og Poincaré

Mellom 1900 og 1910 trodde mange forskere som Wilhelm Wien , Max Abraham , Hermann Minkowski eller Gustav Mie at alle naturkrefter er av elektromagnetisk opprinnelse (det såkalte "elektromagnetiske verdensbildet"). Dette var forbundet med elektronteorien utviklet mellom 1892 og 1904 av Hendrik Lorentz . Lorentz innførte en streng adskillelse mellom materie (elektroner) og eteren, hvor eteren i modellen hans er helt ubevegelig, og den vil ikke bli satt i bevegelse i nærheten av uoverkommelig materie. I motsetning til andre elektronmodeller tidligere, vises det elektromagnetiske feltet til eteren som en mediator mellom elektronene, og endringer i dette feltet kan ikke forplante seg raskere enn lysets hastighet.

I 1896, tre år etter at han avgav avhandlingen om Kerr -effekten , overgikk Pieter Zeeman de direkte ordrene til sin veileder og brukte laboratorieutstyr for å måle splittelsen av spektrallinjer med et sterkt magnetfelt. Lorentz forklarte teoretisk Zeeman -effekten på grunnlag av hans teori, som begge mottok Nobelprisen i fysikk i 1902. Et grunnleggende begrep om Lorentz 'teori i 1895 var "teoremet om tilsvarende stater" for ordensbetingelser v/c. Denne setningen sier at en bevegelig observatør (i forhold til eteren) gjør de samme observasjonene som en hvilende observatør. Denne setningen ble utvidet for alle ordrer av Lorentz i 1904. Lorentz la merke til at det var nødvendig å endre rom-tid-variablene ved endring av rammer og introduserte begreper som fysisk lengdekontraksjon (1892) for å forklare Michelson-Morley-eksperimentet, og det matematiske konseptet lokal tid (1895) for å forklare avvik fra lys og Fizeau -eksperimentet . Det resulterte i formuleringen av den såkalte Lorentz-transformasjonen av Joseph Larmor (1897, 1900) og Lorentz (1899, 1904). Som Lorentz senere bemerket (1921, 1928), betraktet han tiden som angitt av klokker som hviler i eteren som "sann" tid, mens lokal tid ble sett på av ham som en heuristisk arbeidshypotese og et matematisk kunstverk. Derfor blir Lorentz teorem sett på av moderne historikere som en matematisk transformasjon fra et "ekte" system som hviler i eteren til et "fiktivt" system i bevegelse.

Ved å fortsette arbeidet til Lorentz formulerte Henri Poincaré mellom 1895 og 1905 ved mange anledninger relativitetsprinsippet og prøvde å harmonisere det med elektrodynamikk. Han erklærte samtidigheten bare for en praktisk konvensjon som avhenger av lysets hastighet, hvorved lysets hastighet vil være et nyttig postulat for å gjøre naturlovene så enkle som mulig. I 1900 tolket han Lorentz lokal tid som et resultat av klokkesynkronisering med lyssignaler, og introduserte det elektromagnetiske momentum ved å sammenligne elektromagnetisk energi med det han kalte en "fiktiv væske" av masse . Og til slutt erklærte han i juni og juli 1905 relativitetsprinsippet som en generell naturlov, inkludert gravitasjon. Han korrigerte noen feil fra Lorentz og beviste Lorentz -kovariansen i de elektromagnetiske ligningene. Poincaré antydet også at det eksisterer ikke-elektriske krefter for å stabilisere elektronkonfigurasjonen og hevdet at gravitasjon også er en ikke-elektrisk kraft, i motsetning til det elektromagnetiske verdensbildet. Historikere påpekte imidlertid at han fortsatt brukte forestillingen om en eter og skilte mellom "tilsynelatende" og "ekte" tid og derfor ikke fant opp spesiell relativitet i sin moderne forståelse. ${\ displaystyle m = E/c^{2}}$

Einsteins Annus Mirabilis

I 1905, mens han jobbet på patentkontoret, hadde Albert Einstein fire artikler publisert i Annalen der Physik , det ledende tyske fysikktidsskriftet. Dette er avisene som historien har kommet til å kalle Annus Mirabilis -papirene :

• Hans papir om lysets partikulære natur fremmet ideen om at visse eksperimentelle resultater, spesielt den fotoelektriske effekten , enkelt kunne forstås ut fra postulatet om at lys interagerer med materie som diskrete "pakker" ( kvanta ) av energi, en idé som hadde vært introdusert av Max Planck i 1900 som en rent matematisk manipulasjon, og som syntes å motsi samtidige bølgeteorier om lys ( Einstein 1905a ). Dette var det eneste verk av Einstein som han selv kalte "revolusjonær".
• Hans papir om brunsk bevegelse forklarte tilfeldig bevegelse av svært små objekter som direkte bevis på molekylær handling, og støttet dermed atomteorien . ( Einstein 1905b )
• Hans papir om elektrodynamikken til bevegelige kropper introduserte den radikale teorien om spesiell relativitet , som viste at den observerte uavhengigheten til lysets hastighet på observatørens bevegelsestilstand krevde grunnleggende endringer i forestillingen om samtidighet . Konsekvensene av dette inkluderer tidsrom for en bevegelig kropp som senker farten og trekker seg sammen (i bevegelsesretningen) i forhold til observatørens ramme. Denne artikkelen argumenterte også for at ideen om en lysende eter - en av de ledende teoretiske enhetene i fysikk på den tiden - var overflødig. ( Einstein 1905c )
• I sitt papir om masse-energi-ekvivalens (tidligere ansett for å være distinkte begreper), utledet Einstein ut fra sine relatasjoner for spesiell relativitet det som senere ble det velkjente uttrykket :, noe som antyder at små mengder masse kan konverteres til enorme mengder energi. ( Einstein 1905d )${\ displaystyle E = mc^{2}}$

Alle fire papirene er i dag anerkjent som enorme prestasjoner - og derfor er 1905 kjent som Einsteins " Wonderful Year ". På den tiden ble de imidlertid ikke lagt merke til av de fleste fysikere som viktige, og mange av dem som la merke til dem, avviste dem direkte. Noen av dette arbeidet - for eksempel teorien om lette kvanta - forble kontroversielle i årevis.

Midt på 1900-tallet

Den første formuleringen av en kvanteteori som beskriver stråling og materieinteraksjon skyldes Paul Dirac , som i løpet av 1920 først kunne beregne koeffisienten for spontan emisjon av et atom . Paul Dirac beskrev kvantiseringen av det elektromagnetiske feltet som et ensemble av harmoniske oscillatorer med introduksjonen av begrepet skapelse og utslettelse av partikler. I årene etter, med bidrag fra Wolfgang Pauli , Eugene Wigner , Pascual Jordan , Werner Heisenberg og en elegant formulering av kvanteelektrodynamikk på grunn av Enrico Fermi , kom fysikere til å tro at det i prinsippet ville være mulig å utføre en hvilken som helst beregning for enhver fysisk prosess som involverer fotoner og ladede partikler. Ytterligere studier av Felix Bloch med Arnold Nordsieck og Victor Weisskopf , i 1937 og 1939, avslørte imidlertid at slike beregninger bare var pålitelige ved en første rekke av forstyrrelsesteori , et problem som allerede ble påpekt av Robert Oppenheimer . Ved høyere ordrer i serien dukket det opp uendeligheter, noe som gjorde slike beregninger meningsløse og satte alvorlig tvil om den interne konsistensen til selve teorien. Uten at noen løsning på dette problemet var kjent den gangen, så det ut til at det eksisterte en grunnleggende inkompatibilitet mellom spesiell relativitet og kvantemekanikk .

I desember 1938 sendte de tyske kjemikerne Otto Hahn og Fritz Strassmann et manuskript til Naturwissenschaften og rapporterte at de hadde oppdaget elementet barium etter å ha bombardert uran med nøytroner ; samtidig kommuniserte de disse resultatene til Lise Meitner . Meitner, og hennes nevø Otto Robert Frisch , tolket disse resultatene riktig som atomfisjon . Frisch bekreftet dette eksperimentelt 13. januar 1939. I 1944 mottok Hahn Nobelprisen i kjemi for oppdagelsen av atomfisjon. Noen historikere som har dokumentert historien om oppdagelsen av atomfisjon mener Meitner burde ha blitt tildelt Nobelprisen med Hahn.

Vanskeligheter med kvante -teorien økte gjennom slutten av 1940. Forbedringer i mikrobølgeovnteknologi gjorde det mulig å ta mer presise målinger av forskyvningen av nivåene til et hydrogenatom , nå kjent som lammeskiftet og elektronens magnetiske moment . Disse eksperimentene avslørte utvetydig avvik som teorien ikke klarte å forklare. Med oppfinnelsen av boblekamre og gnistkamre på 1950-tallet, oppdaget eksperimentell partikkelfysikk et stort og stadig voksende antall partikler som kalles hadroner . Det så ut til at et så stort antall partikler ikke alle kunne være grunnleggende .

Kort tid etter krigens slutt i 1945 dannet Bell Labs en Solid State Physics Group, ledet av William Shockley og kjemiker Stanley Morgan; annet personell inkludert John Bardeen og Walter Brattain , fysiker Gerald Pearson, kjemiker Robert Gibney, elektronikkekspert Hilbert Moore og flere teknikere. Deres oppgave var å søke en solid-state alternativ til skjør glass vakuumrør forsterkere. Deres første forsøk var basert på Shockleys ideer om bruk av et eksternt elektrisk felt på en halvleder for å påvirke dets ledningsevne. Disse eksperimentene mislyktes hver gang i alle slags konfigurasjoner og materialer. Gruppen sto stille til Bardeen foreslo en teori som påkalte overflatestater som forhindret feltet i å trenge inn i halvlederen. Gruppen endret fokus for å studere disse overflatetilstandene, og de møttes nesten daglig for å diskutere arbeidet. Gruppens rapport var utmerket, og ideer ble fritt utvekslet.

Når det gjelder problemene i elektroneksperimentene, ble en vei til en løsning gitt av Hans Bethe . I 1947, mens han reiste med tog for å nå Schenectady fra New York, etter å ha holdt en tale på konferansen på Shelter Island om emnet, fullførte Bethe den første ikke-relativistiske beregningen av forskyvningen av linjene i hydrogenatomet som målt av Lamb and Retherford. Til tross for begrensningene i beregningen var avtalen utmerket. Tanken var ganske enkelt å feste uendeligheter til korreksjoner ved masse og ladning som faktisk ble fastsatt til en begrenset verdi ved eksperimenter. På denne måten blir uendelighetene absorbert i disse konstantene og gir et endelig resultat i god overensstemmelse med eksperimenter. Denne prosedyren ble kalt renormalisering .

Basert på Bethes intuisjon og grunnleggende artikler om emnet av Shin'ichirō Tomonaga , Julian Schwinger , Richard Feynman og Freeman Dyson , var det endelig mulig å få fullstendig kovariante formuleringer som var begrensede i enhver rekkefølge i en forstyrrelse av kvanteelektrodynamikk. Shin'ichirō Tomonaga, Julian Schwinger og Richard Feynman ble i fellesskap tildelt en nobelpris i fysikk i 1965 for sitt arbeid på dette området. Deres bidrag, og de av Freeman Dyson , handlet om kovariante og måle-invariante formuleringer av kvanteelektrodynamikk som tillater beregninger av observerbare i hvilken som helst rekkefølge av forstyrrelsesteori . Feynmans matematiske teknikk, basert på diagrammene hans , virket i utgangspunktet veldig forskjellig fra den feltteoretiske, operatørbaserte tilnærmingen til Schwinger og Tomonaga, men Freeman Dyson viste senere at de to tilnærmingene var likeverdige. Renormalisering , behovet for å feste en fysisk betydning ved visse forskjeller som vises i teorien gjennom integraler , har senere blitt et av de grunnleggende aspektene ved kvantefeltteori og har blitt sett på som et kriterium for en teoris generelle aksept. Selv om renormalisering fungerer veldig bra i praksis, var Feynman aldri helt komfortabel med sin matematiske gyldighet, selv om han refererte til renormalisering som et "skallspill" og "hokus pokus". QED har fungert som modell og mal for alle påfølgende kvantefeltteorier. Peter Higgs , Jeffrey Goldstone og andre, Sheldon Glashow , Steven Weinberg og Abdus Salam viste uavhengig av hverandre hvordan den svake atomkraften og kvanteelektrodynamikken kunne slås sammen til en enkelt svak kraft .

Robert Noyce krediterte Kurt Lehovec for prinsippet om p -n -kryssisolasjon forårsaket av virkningen av et partisk pn -kryss (dioden) som et nøkkelbegrep bak den integrerte kretsen . Jack Kilby registrerte sine første ideer om den integrerte kretsen i juli 1958 og demonstrerte med hell den første fungerende integrerte kretsen 12. september 1958. I sin patentsøknad 6. februar 1959 beskrev Kilby sin nye enhet som "en kropp av halvledermateriale. .. hvor alle komponentene i den elektroniske kretsen er fullstendig integrert. " Kilby vant Nobelprisen i fysikk i 2000 for sin del av oppfinnelsen av den integrerte kretsen. Robert Noyce kom også med sin egen idé om en integrert krets et halvt år senere enn Kilby. Noyces brikke løste mange praktiske problemer som Kilbys ikke hadde. Noyces brikke, laget på Fairchild Semiconductor , var laget av silisium , mens Kilbys brikke var laget av germanium .

Philo Farnsworth utviklet Farnsworth - Hirsch Fusor , eller ganske enkelt fusor, et apparat designet av Farnsworth for å lage atomfusjon . I motsetning til de fleste kontrollerte fusjonssystemer, som langsomt oppvarmer et magnetisk begrenset plasma , injiserer fusoren ioner med høy temperatur direkte i et reaksjonskammer, og unngår derved en betydelig kompleksitet. Da Farnsworth-Hirsch Fusor først ble introdusert for fusjonsforskningsverdenen på slutten av 1960-tallet, var Fusor den første enheten som tydelig kunne demonstrere at den i det hele tatt produserte fusjonsreaksjoner. Håpet den gang var stort om at det raskt kunne utvikles til en praktisk strømkilde. Men som med andre fusjonseksperimenter har utvikling til en strømkilde vist seg vanskelig. Likevel har fusoren siden blitt en praktisk nøytronkilde og er produsert kommersielt for denne rollen.

Paritetskrenkelse

Speilbildet til en elektromagnet produserer et felt med motsatt polaritet. Dermed har nord- og sørpolen til en magnet samme symmetri som venstre og høyre. Før 1956 ble det antatt at denne symmetrien var perfekt, og at en tekniker ikke ville kunne skille nord- og sørpolen til en magnet bortsett fra ved å referere til venstre og høyre. I det året spådde TD Lee og CN Yang ikke -bevaring av paritet i det svake samspillet. Til overraskelse for mange fysikere, i 1957 viste CS Wu og samarbeidspartnere ved US National Bureau of Standards at under passende forhold for polarisering av kjerner frigir beta-forfallet av kobolt-60 fortrinnsvis elektroner mot sørpolen til et eksternt magnetfelt, og et noe høyere antall gammastråler mot nordpolen. Som et resultat oppfører det eksperimentelle apparatet seg ikke sammenlignbart med speilbildet.

Elektro svak teori

Det første trinnet mot standardmodellen var Sheldon Glashows oppdagelse i 1960 av en måte å kombinere de elektromagnetiske og svake interaksjonene . I 1967 innlemmet Steven Weinberg og Abdus Salam Higgs -mekanismen i Glashows elektro svake teori , og ga den sin moderne form. Det antas at Higgs -mekanismen gir opphav til massene av alle elementarpartiklene i standardmodellen. Dette inkluderer massene av W- og Z -bosonene , og massionene til fermionene - det vil si kvarkene og leptonene . Etter de nøytrale svake strømmer forårsaket av
Z
bosonutveksling ble oppdaget på CERN i 1973, elektrisksviktteorien ble allment akseptert og Glashow, Salam og Weinberg delte Nobelprisen i fysikk fra 1979 for å ha oppdaget den. W- og Z -bosonene ble oppdaget eksperimentelt i 1981, og massene deres ble funnet å være som standardmodellen forutslo. Teorien om det sterke samspillet , som mange bidro til, fikk sin moderne form rundt 1973–74, da eksperimenter bekreftet at hadronene var sammensatt av fraksjonelt ladede kvarker. Med etableringen av kvantekromodynamikk på 1970 -tallet avsluttet et sett med grunnleggende og utvekslingspartikler, som tillot etablering av en " standardmodell " basert på matematikken for målerinvariasjon , som med hell beskrev alle krefter bortsett fra tyngdekraften, og som forblir generelt akseptert innenfor domenet det er designet for å bli brukt på.

'Standardmodellen' grupperer den elektriske svake interaksjonsteorien og kvantekromodynamikken til en struktur som er angitt med målergruppen SU (3) × SU (2) × U (1) . Formuleringen av foreningen av de elektromagnetiske og svake interaksjonene i standardmodellen skyldes Abdus Salam , Steven Weinberg og senere Sheldon Glashow . Etter oppdagelsen, gjort på CERN , av eksistensen av nøytrale svake strømmer , mediert av
Z
boson forutsatt i standardmodellen, mottok fysikerne Salam, Glashow og Weinberg Nobelprisen i fysikk fra 1979 for sin elektriskt svake teori. Siden den gang har funn av bunnkvarken (1977), toppkvarken (1995) og tau neutrino (2000) gitt troverdighet til standardmodellen.

det 21. århundre

Elektromagnetiske teknologier

Det finnes en rekke nye energiteknologier . I 2007 hadde elektriske dobbeltlagskondensatorer i fast tilstand mikrometer basert på avanserte superioniske ledere vært for lavspenningselektronikk som dyp-underspenning nanoelektronikk og relaterte teknologier (den 22 nm teknologiske noden til CMOS og utover). Også nanowire batteri , et litium-ion-batteri, ble oppfunnet av et team ledet av Dr. Yi Cui i 2007.

Magnetisk resonans

Etter å ha reflektert den grunnleggende viktigheten og anvendeligheten av magnetisk resonansavbildning i medisin, ble Paul Lauterbur ved University of Illinois i Urbana - Champaign og Sir Peter Mansfield ved University of Nottingham tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medisin 2003 for sine "funn om magnetisk resonans bildebehandling ". Nobelsitatet anerkjente Lauterbur innsikt i å bruke magnetfeltgradienter for å bestemme romlig lokalisering , en oppdagelse som tillot rask oppkjøp av 2D -bilder.

Trådløs strøm

Trådløs elektrisitet er en form for trådløs energioverføring , evnen til å levere elektrisk energi til eksterne objekter uten ledninger. Begrepet WiTricity ble laget i 2005 av Dave Gerding og senere brukt til et prosjekt ledet av prof. Marin Soljačić i 2007. MIT-forskerne demonstrerte med hell evnen til å drive en 60 watts lyspære trådløst ved å bruke to 5-svingede kobberspiraler på 60 cm (24 in) diameter , som var 2 m (7 fot) unna, med omtrent 45% effektivitet. Denne teknologien kan potensielt brukes i en lang rekke applikasjoner, inkludert forbruker-, industri-, medisinsk og militær. Målet er å redusere avhengigheten av batterier. Ytterligere applikasjoner for denne teknologien inkluderer overføring av informasjon - den ville ikke forstyrre radiobølger og kan dermed brukes som en billig og effektiv kommunikasjonsenhet uten å kreve lisens eller myndighetstillatelse.

Samlede teorier

A Grand Unified Theory (GUT) er en modell i partikkelfysikk der den elektromagnetiske kraften ved høy energi smeltes sammen med de andre to måleinteraksjonene til standardmodellen , de svake og sterke atomkreftene. Mange kandidater har blitt foreslått, men ingen støttes direkte av eksperimentelle bevis. GUT blir ofte sett på som mellomliggende skritt mot en " Theory of Everything " (TOE), en antatt teori om teoretisk fysikk som fullt ut forklarer og knytter sammen alle kjente fysiske fenomener, og ideelt sett har prediktiv kraft for resultatet av ethvert eksperiment som kan utføres i prinsippet. Ingen slik teori har ennå blitt akseptert av fysikkmiljøet.

Åpne problemer

Den magnetiske monopolen i kvanteteorien om magnetisk ladning startet med et papir av fysikeren Paul AM Dirac i 1931. Påvisning av magnetiske monopoler er et åpent problem i eksperimentell fysikk. I noen teoretiske modeller er det usannsynlig at magnetiske monopoler blir observert, fordi de er for massive til å opprettes i partikkelakseleratorer , og også for sjeldne i universet til å gå inn i en partikkeldetektor med stor sannsynlighet.

Etter mer enn tjue år med intensiv forskning, er opprinnelsen til høy temperatur superledelse fremdeles ikke klar, men det ser ut til at man i stedet for elektron-fonon tiltrekningsmekanismer , som ved konvensjonell superledning, har å gjøre med ekte elektroniske mekanismer (f.eks. Ved antiferromagnetiske korrelasjoner ), og i stedet for s-bølge- sammenkobling er d-bølge- sammenkoblinger betydelige. Et mål med all denne forskningen er romledningstemperatur superledning .

Se også

Historier

Historien om elektromagnetiske spekteret , historie i elektroteknikk , historie Maxwells ligninger , History of radio , History of optikk , historie fysikk

Generell

Biot-Savarts lov , Ponderomotive kraft , telluric strømmer , jordmagnetisme , ampere timer , transversale bølger , langsgående bølger , plane bølger , brytningsindeks , dreiemoment , omdreininger per minutt , foto , Vortex , Vortex ringer ,

Teori

permittivitet , skalarprodukt , vektorprodukt , tensor , divergerende serier , lineær operatør , enhetsvektor , parallellpiped , osculerende plan , standardlys

Teknologi

Magnet , elektromagneter , Nicol prismer , rheostat , voltmeter , guttaperka dekket ledning , elektrisk leder , strømstyrke , Gramme maskin , bindende innlegg , induksjon motor , lynavledere , Teknologi- og industrihistorie i USA , Western Electric Company ,

Lister

Oversikt over energiutvikling

Tidslinjer

Tidslinje for elektromagnetisme , tidslinje for lysende eter

Referanser

Sitater og notater

Attribusjon

• Denne artikkelen inneholder tekst fra denne kilden, som er i allmennheten : " Electricity, its History and Progres s" av William Maver Jr. - artikkel publisert i The Encyclopedia Americana; et bibliotek med universell kunnskap , vol. X, s. 172ff. (1918). New York: Encyclopedia Americana Corp.

Bibliografi

• Bakewell, FC (1853). Elektrisk vitenskap; dens historie, fenomener og anvendelser . London: Ingram, Cooke.
• Benjamin, P. (1898). En historie om elektrisitet (Den intellektuelle økningen i elektrisitet) fra antikken til Benjamin Franklins dager . New York: J. Wiley & Sons.
• Darrigol, Olivier (2005), "The Genesis of the relativity theory" (PDF) , Séminaire Poincaré , 1 : 1–22, Bibcode : 2006eins.book .... 1D , doi : 10.1007/3-7643-7436- 5_1 , ISBN 978-3-7643-7435-8, hentet 2009-06-21
• Durgin, WA (1912). Elektrisitet, dens historie og utvikling . Chicago: AC McClurg.
• Einstein, Albert: " Ether and theory of relativity " (1920), utgitt på nytt i Sidelights on Relativity (Dover, New York, 1922).
• Einstein, Albert, The Investigation of the State of Aether in Magnetic Fields , 1895. ( PDF -format)
• Einstein, Albert (1905a), "På et heuristisk synspunkt angående produksjon og transformasjon av lys", Annalen der Physik , 17 (6): 132–148, Bibcode : 1905AnP ... 322..132E , doi : 10.1002/andp .19053220607. Dette annus mirabilis -papiret om den fotoelektriske effekten ble mottatt av Annalen der Physik 18. mars.
• Einstein, Albert (1905b), "On the Motion - Required by the Molecular Kinetic Theory of Heat - of Small Particles Suspended in a Stationary Liquid" (PDF) , Annalen der Physik , 17 (8): 549–560, Bibcode : 1905AnP ... 322..549E , doi : 10.1002/andp.19053220806. Dette annus mirabilis -papiret om Brownian motion ble mottatt 11. mai.
• Einstein, Albert (1905c), "On the Electrodynamics of Moving Bodies" , Annalen der Physik , 17 (10): 891–921, Bibcode : 1905AnP ... 322..891E , doi : 10.1002/andp.19053221004. Dette annus mirabilis -papiret om spesiell relativitet ble mottatt 30. juni.
• Einstein, Albert (1905d), "Er kroppens treghet avhengig av energiinnholdet?" , Annalen der Physik , 18 (13): 639–641, Bibcode : 1905AnP ... 323..639E , doi : 10.1002/andp.19053231314. Dette annus mirabilis-papiret om masse-energiekvivalens ble mottatt 27. september.
• Larmor, Joseph (1911), "Aether"  , i Chisholm, Hugh (red.), Encyclopædia Britannica , 1 (11. utg.), Cambridge University Press, s. 292–297
• The Encyclopedia Americana; et bibliotek med universell kunnskap ; " Elektrisitet, dens historie og fremgang ". (1918). New York: Encyclopedia Americana Corp. Side 171
• Galison, Peter (2003), Einsteins klokker, Poincaré's Maps: Empires of Time , New York: WW Norton, ISBN 0-393-32604-7
• Gibson, CR (1907). Dagens elektrisitet, arbeidet og mysteriene beskrevet på ikke-teknisk språk . London: Seeley og co., Begrenset
• Heaviside, O. (1894). Elektromagnetisk teori . London: "The Electrician" -trykk. og pub.
• Irlands kommissærer i nat. educ., (1861). Elektrisitet, galvanisme, magnetisme, elektromagnetisme, varme og dampmaskin . Oxford University.
• Janssen, Michel; Mecklenburg, Matthew (2007). "Fra klassisk til relativistisk mekanikk: Elektromagnetiske modeller av elektronet" (PDF) . I VF Hendricks; et al. (red.). Interaksjoner: Matematikk, fysikk og filosofi, 1860-1930 . Dordrecht: Springer. s. 65–134.
• Jeans, JH (1908). Den matematiske teorien om elektrisitet og magnetisme . Cambridge: University Press.
• Katzir, Shaul (2005), "Poincarés relativistiske fysikk: dens opprinnelse og natur", Phys. Perspekt. , 7 (3): 268–292, Bibcode : 2005PhP ..... 7..268K , doi : 10.1007/s00016-004-0234-y , S2CID  14751280
• Lord Kelvin (Sir William Thomson) , " On Vortex Atoms ". Proceedings of the Royal Society of Edinburgh, Vol. VI, 1867, s. 197–206. (red., gjengitt i Fil. Mag. bind XXXIV, 1867, s. 15–24.)
• Kolbe, Bruno; Francis ed Legge, Joseph Skellon, tr., " En introduksjon til elektrisitet ". Kegan Paul, Trench, Trübner, 1908.
• Lodge, Oliver , " Ether ", Encyclopædia Britannica , trettende utgave (1926).
• Lodge, Oliver, "The Ether of Space". ISBN  1-4021-8302-X (pocket) ISBN  1-4021-1766-3 (innbundet)
• Lodge, Oliver, "Ether and Reality". ISBN  0-7661-7865-X
• Lyons, TA (1901). En avhandling om elektromagnetiske fenomener, og om kompasset og dets avvik ombord på skipet . Matematisk, teoretisk og praktisk. New York: J. Wiley & Sons.
• Maxwell, James Clerk (1878), "Ether"  , i Baynes, TS (red.), Encyclopædia Britannica , 8 (9. utg.), New York: Charles Scribners sønner, s. 568–572
• Maxwell, JC, og Thompson, JJ (1892). En avhandling om elektrisitet og magnetisme . Clarendon Press -serien. Oxford: Clarendon.
• Miller, Arthur I. (1981), Albert Einsteins spesielle relativitetsteori. Fremvekst (1905) og tidlig tolkning (1905–1911) , Reading: Addison - Wesley, ISBN 0-201-04679-2
• Pais, Abraham (1982), Subtile is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein , New York: Oxford University Press, ISBN 0-19-520438-7
• Priestley, J., & Mynde, J. (1775). Elektrisitetens historie og nåværende tilstand, med originale eksperimenter . London: Trykt for C. Bathurst og T. Lowndes; J. Rivington og J. Johnson; S. Crowder [og 4 andre i London].
• Schaffner, Kenneth F.: eterteorier fra 1800-tallet, Oxford: Pergamon Press , 1972. (inneholder flere opptrykk av originale artikler av kjente fysikere)
• Slingo, M., Brooker, A., Urbanitzky, A., Perry, J., & Dibner, B. (1895). Elektroteknikkens cyclopædia: inneholder en historie om oppdagelse og anvendelse av elektrisitet med dens praksis og prestasjoner fra den tidligste perioden til i dag: helheten er en praktisk guide for håndverkere, ingeniører og studenter som er interessert i praksis og utvikling av elektrisitet , elektrisk belysning, motorer, termopeler, telegrafen, telefonen, magneter og alle andre grener av elektriske applikasjoner . Philadelphia: The Gebbie Pub. Co., Limited.
• Steinmetz, CP, " Transient Electric Phenomena ". Side 38 . (red., inneholdt i: General Electric Company. General Electric review. Schenectady: General Electric Co. )
• Et nytt system for vekselstrømsmotorer og transformatorer , av Nikola Tesla , 1888
• Thompson, SP (1891). Elektromagnet og elektromagnetisk mekanisme . London: E. & FN Spon.
• Whittaker, ET , " En historie om teoriene om eter og elektrisitet, fra Descartes tidsalder til slutten av 1800 -tallet ". Dublin University Press -serien. London: Longmans, Green and Co .;
• Urbanitzky, A. v., & Wormell, R. (1886). Elektrisitet i menneskets tjeneste: en populær og praktisk avhandling om anvendelser av elektrisitet i moderne liv . London: Cassell &.

Eksterne linker

• Electrickery , BBC Radio 4 -diskusjon med Simon Schaffer, Patricia Fara og Iwan Morus ( I vår tid , 4. november 2004)
• Magnetisme , BBC Radio 4 -diskusjon med Stephen Pumphrey, John Heilbron og Lisa Jardine ( In Our Time , 29. september 2005)