Badacz znany pod imieniem Hans Christian Oersted zaobserwował w 1819 roku, jak igła magnetyczna może zostać odchylona pod wpływem prądu elektrycznego. Igła magnetyczna była kompozycją magnesu w kształcie igły. Ten eksperyment był znany jako Eksperyment Oersteda i ujawnił istnienie związku między elektrycznością a magnetyzmem. Do tego czasu były to dwa różne elementy, a także grawitacja i elektryczność.
W tym artykule pokażemy, na czym polega eksperyment Oersteda oraz jakie są jego cechy i refleksje.
Geneza eksperymentu Oersteda
Należy mieć na uwadze, że w tamtym czasie nie istniała obecna technologia umożliwiająca prowadzenie badań i stwierdzeń metodą naukową. Eksperyment Oersteda pokazują, że istnieje związek między elektrycznością a magnetyzmem. Prawa, które matematycznie opisują oddziaływania magnetyczne z elektrycznością, zostały opracowane przez André Marie Ampère, który był odpowiedzialny za badanie sił występujących między kablami, przez które przepływały prądy elektryczne.
Wszystko powstało dzięki analogii istniejącej między magnetyzmem a elektrycznością. To właśnie ta analogia spowodowała poszukiwanie relacji, jaka istnieje między nimi, i która może wyjaśnić wspólne cechy. Pierwsze próby zbadania możliwego związku między ładunkami elektrycznymi magnesów nie dały wielu rezultatów. Pokazali, że umieszczając przedmioty naładowane elektrycznie w pobliżu magnesów, między nimi była tylko jedna siła. Siła ta ma globalne przyciąganie, podobnie jak ta, która istnieje między jakimkolwiek obiektem naładowanym elektrycznie a obiektem neutralnym. W tym przypadku obiekt jest magnesem.
Magnes i obiekt naładowany elektrycznie przyciągają się, ale nie mogą być zorientowane. Oznacza to, że nie zachodzi między nimi żadne oddziaływanie magnetyczne. Jeśli tak, czy poprowadzą. Oersted jako pierwszy przeprowadził eksperyment, który wykazał pomoc w związku między elektrycznością a magnetyzmem. Już za rok 1813 przewidział, że może istnieć związek między nimi, ale to był rok 1820, kiedy to zweryfikował.
Stało się to, gdy przygotowywał zajęcia z fizyki na Uniwersytecie w Kopenhadze. Na tej lekcji był w stanie zobaczyć, że jeśli przesunie kompas w pobliże drutu, który przenosi prąd elektryczny, igła kompasu ma tendencję do ustawiania się prostopadle do kierunku przewodu.
Główne cechy
Podstawowa różnica między eksperymentem Oersteda a innymi wcześniejszymi próbami dała negatywne wyniki polega na tym, że eksperyment pętli i prądu, w którym ładunki oddziałują z magnesem, są w ruchu. Biorąc pod uwagę ten fakt, wynik eksperymentu Oersteda mógł być znany, skoro tak zaproponowano cały prąd elektryczny był w stanie wytworzyć pole magnetyczne. Ampere był naukowcem, który wykorzystał koncepcję związku między powodzią a magnetyzmem, aby móc przewidzieć wyjaśnienie tego wszystkiego. Dzięki swojej decyzji był w stanie ustalić wyjaśnienie, które biorąc pod uwagę rozwiązanie zachowania naturalnego magnetyzmu, był w stanie sformalizować wszystkie zmiany w kategoriach matematycznych.
Wkład eksperymentu Oersteda
Odkrycie, że każdy prąd elektryczny jest w stanie wytworzyć pole magnetyczne, może otworzyć wiele kierunków badań nad magnetyzmem i jego związkiem z elektrycznością. Wśród wszystkich tych otwartych dróg były całkiem owocne zmiany, które rozwinęliśmy w następujących punktach:
- Plik ilościowe oznaczanie pola magnetycznego wytwarzanego przez różne rodzaje prądów elektrycznych. Odpowiedź na ten punkt wynikała z potrzeby wytworzenia pól magnetycznych o intensywności i układu ich linii, które można było kontrolować. W ten sposób możliwe było wykorzystanie zalet naturalnych magnesów i stworzenie innych sztucznych magnesów o bardziej wydajnym działaniu.
- Wykorzystanie sił, które istnieją między prądami elektrycznymi a magnesami. Dzięki znajomości tego zjawiska możliwe było zastosowanie do budowy silników elektrycznych różnych przyrządów służących do pomiaru natężenia prądu oraz innych zastosowań. Na przykład waga elektroniczna jest obecnie używana w wielu dziedzinach. Waga elektroniczna została zbudowana dzięki wykorzystaniu sił, które istnieją między prądami elektrycznymi a magnesami.
- Wyjaśnienie naturalnego magnetyzmu. Dzięki zastosowaniu eksperymentu Oersteda udało się oprzeć wiedzę zgromadzoną w tym czasie na wewnętrznej budowie materii. Podkreślono również fakt, że każdy prąd jest w stanie wytworzyć pole magnetyczne w swoim sąsiedztwie. Stąd wiadomo, że wszystkie zachowania są w stanie to wykorzystać.
- Odwrotny efekt, który można było wykazać w eksperymencie Oersteda, służył rozwiązaniu przemysłowe pozyskiwanie prądu elektrycznego i jego wykorzystanie przez większość populacji. To zastosowanie opiera się na uzyskiwaniu prądu elektrycznego z pola magnetycznego.
Końcowe przemyślenia
Dokonamy krótkiej refleksji na temat eksperymentu Oersteda i jego wkładu w świat nauki. Wiemy, że drut składa się z ładunków dodatnich i ujemnych. Oba zadania są ze sobą zbalansowane, dzięki czemu całkowite obciążenie jest punktem zerowym, wizualizujemy kabel utworzony przez dwa długie równoległe rzędy. Jeśli przesuniemy kabel w całości i oba w rzędach do przodu, nic się nie dzieje. Jeśli jednak nastąpi przepływ prądu elektrycznego, rząd przesuwa się do przodu i wytwarzane jest pole, które odchyla igłę magnetyczną.
Z tego wynika, że to, co wytwarza pole, to nie ruch ładunków, ale względny ruch ładunków jednego znaku w stosunku do drugiego. Wyjaśnienie, dlaczego igła się porusza, jest takie, że prąd kabla wytwarzającego pole magnetyczne, którego linie wchodzą na jednym końcu, a wychodzą na drugim. Tak porusza się igła podążając za polem magnetycznym.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom możesz dowiedzieć się więcej o eksperymencie Oersted i jego wkładzie w świat nauki.