الکتريسته و مغناطيس
مردم اثرهاي ساده الکتريکي و مغناطيسي را از زمانهاي قديم میشناختند. حدود 600 سال قبل از ميلاد، يونانيان میدانستند که آهنربا آهن را جذب میکند و کهرباي ماليده به لباس چيزهاي سبک مانند کاه را به سوي خود میکشد. با اين حال، اختلاف بين جذب هاي الکتريکي و مغناطيسي تعيين نشده بود و اين پديدهها را از يک نوع در نظر میگرفتند.
خط فاصل روشن بين اين دو پديده را «گيلبرت» (W. Gilbert)، فيزيکدان و طبيعت شناس انگليسي، پيدا کرد؛ و نيز در سال 1600 کتابي درباره آهنربا و «اجسام آهنربايي» و «زمين به عنوان آهنرباي بزرگ» منتشر کرد. کار وي شروع بررسي در پديدههاي الکتريکي را نشان میدهد. در اين کتاب، گيلبرت همه خواص آهنرباهاي شناخته شده تا آن زمان را تشريح کرده و نتايج آزمايشهاي خيلي مهم خودش را نيز آورده است. همچنين، وي شماري از تفاوتهاي اساسي بين جذبهاي الکتريکي و مغناطيسي را مشخص و اصطلاح «الکتريسيته» را وضع کرده است.
سير تحولي و رشد:
بعد از انتشار کارهاي گيلبرت، تمايز بين پديدههاي الکتريکي و مغناطيسي مسلم شد؛ اما به رغم اين اختلافها، شماري از واقعيتها ارتباط ناگسستني بين اين پديدهها را پديدار ساخت. برجستهترين اين واقعيتها مغناطيس اشياي آهني و واروني عقربه قطب نما بر اثر آذرخش بودند.
«آراگو» (D. F. Arago)، فيزيکدان فرانسوي، در کتاب خود به نام «تندر و آذرخش» شرح میدهد که چگونه در ژوئيه سال 1681، در کشتي «راين» (reine) - واقع در درياي آزاد - حدود صدها مايل از ساحل بر اثر آذرخش دکلها و بادبانها و ... به طور جدي صدمه ديدند. وقتي که شب فرا رسيد، از روي وضع ستارگان دريافت که از سه قطبنماي در دسترس دو تا به جاي شمال به سمت جنوب ايستاده بودند؛ در حالي که يکي از آنها به سمت شمال بود، آراگو همچنين شرح میدهد که هرگاه آذرخش به خانه بخورد، کارد و چنگال و ساير اشياي آهني را بشدت آهنربا میکند.
در آغاز قرن هجدهم، ثابت شد که آذرخش در واقع جريان الکتريکي شديدي است که از هوا میگذرد. بنابر اين، به اين نتيجه میرسيم که جريان هاي الکتريکي خواص مغناطيسي دارد؛ اما اين خواص جريان را فقط در سال 1820 «اورستد» (H. Oersted)، فيزيکدان دانمارکي، با آزمايش مشاهده و بررسي کرد.
همان طوري که نيروهاي مؤثر در بارهاي الکتريکي نيروهاي الکتريکي نام دارد، نيروهاي مؤثر در آهنرباهاي طبيعي يا مصنوعي را «نيروهاي مغناطيسي» میگويند.
منشأ ميدان مغناطيسي:
اگر در فضا نيروهاي الکتريکي حاکم باشد و بر ذرات باردار نيروي الکتريکي وارد کند، میگوييم در اين فضا ميدان الکتريکي وجود دارد. از اين رو، آزمايش نشان میدهد که در فضاي اطراف جريان الکتريکي نيروهاي مغناطيسي ظاهر میشود؛ يعني ميدان مغناطيسي به وجود میايد.
اولين سؤال اورستد:
ايا ماده سيم روي ميدان مغناطيسي به وجود آمده از جريان اثر دارد يا نه؟ اورستد دريافت که سيمهاي اتصال را میتوان از چند سيم يا نوار باريک مختلف درست کرد و جنس فلز در نتيجه اثر نمیگذارد (باحتمال، اگر بزرگ باشد، اثر میگذارد)؛ چون فلزات مختلف مقاومتهاي الکتريکي متفاوتي دارند. اگر به باتري وصل شود، ممکن است جريانهاي متفاوت داشته باشد و در نتيجه اثر مغناطيسي اين جريانها متفاوت خواهد بود؛ اما بايد به ياد داشت که آزمايش اورستد پيش از وضع قانون اهم و دستيابي به مفهوم بستگي مقاومت رساناها به جنس ماده تشکيل دهنده آنها انجام گرفته است. اگر آزمايش اورستد با سيمهاي پلاتين و طلا و نقره و برنج و آهن يا نوارهاي روي و قلع يا جيوه انجام گيرد، همين نتيجه اخير به دست میايد. اورستد آزمايشهايش را با فلز، يعني رساناهايي با رسانش الکتروني، انجام داد.
اثر مغناطيسي جريان الکتروليتي:
اگر در آزمايش اورستد فلز رسانا با لوله داراي الکتروليت يا لولهاي استفاده شود که داخل آن تخليه الکتريکي صورت میگيرد، هرچند در اين حالتها جريان الکتريکي از حرکت يونهاي مثبت و منفي ناشي میشود، اثر آنها روي عقربه مغناطيسي با اثر رساناي فلزي يکسان است. بدون توجه به رساناي حامل جريان، در فضاي اطراف آن ميدان مغناطيسي به وجود میايد. از اين رو، میتوان گفت که در اطراف هر جرياني ميدان مغناطيسي ظاهر میشود. اين خاصيت اصلي جريان الکتريکي در تأثيرات حرارتي و شيميايي جريان الکتريکي نقش دارد.
اثر مغناطيسي جريان و خواص الکتريکي رسانا
ايجاد ميدان مغناطيسي معمولترين خاصيت از سه خاصيت جريان الکتريکي است. جريان الکتريکي فقط در يک نوع رسانا (الکتروليتها) اثر شيميايي به وجود میآورد، نه در ديگران (فلزات). مقدار جريان آزاد شده از جريان، بسته به مقاومت رسانا، ممکن است بيشتر يا کمتر باشد. در ابر رساناها، ممکن است همراه جريان گرما آزاد شود. از طرفي ديگر، ميدان مغناطيسي با جريان الکتريکي پيوندي جدايي ناپذير دارد. اين ميدان به خواص مشخصي از رسانا بستگي ندارد و فقط شدت و جهت جريان آن را تعيين میکند. بيشترين کاربردهاي صنعتي الکتريسيته نيز به وجود ميدان مغناطيسي جريان وابسته است.
مديريت وبلاگ علم و فناوري
منبع : تله تكست سيماي جمهوري اسلامي ايران