Vào cuối năm 1819, một cách vô tình, Hans Christian Oersted, Giáo sư Vật lý tại trường Đại học Copenhague đã phát hiện ra hiện tượng kỳ lạ tương tác giữa dòng điện và nam châm từ : Dòng điện làm lệch kim nam châm hút. Ngày 21/7/1820, Oersted đã công bố báo cáo giải trình khoa học này. Và từ đó, khái niệm điện từ học sinh ra .
Sự sinh ra của ngành điện từ học
Nhà vật lý người Đan Mạch Hans Christian Oersted sinh ngày 14/8/1777, mất ngày 9/3/1851.
|
Năm 1820, trong một buổi giảng bài về dòng điện chạy qua dây dẫn tại trường đại học Tổng hợp Copenhagen của giáo sư người Đan Mạch Hans Christian Oersted, một sinh viên của ông chợt thấy thấy kim la bàn được đặt ở gần đó rung rinh và lệch đi một góc nhỏ. Anh liền báo cho giáo sư biết. Oersted đã hết sức ngạc nhiên về hiện tượng này, ông đã lặp đi lặp lại thí nghiệm nhiều lần.
Nối các cực của một pin điện bằng một sợi dây, ông đã quan sát thấy một kim nam châm đặt gần đó chuyển động. Ngày 21/7/1820, Oersted đã tuyên bố kết quả quan sát trong báo cáo “Những thí nghiệm về tác dụng của xung đột điện tới kim nam châm” tại Copenhagen; sau đó là ở Đức, Anh và Pháp.
Báo cáo của ông ngay lập tức gây xôn xao dư luận và thu hút sự chú ý của các nhà khoa học khắp nơi trên thế giới, cũng như tạo ra một đề tài mới cho các nhà khoa học khác tìm tòi và nghiên cứu.
Bên cạnh đó, khám phá về từ trường điện từ của Oersted đã cung cấp cho các nhà khoa học một phương tiện dùng vào việc tìm kiếm dòng điện sinh ra do cảm ứng từ. Dụng cụ dùng tính chất này được gọi là điện kế.
Những phát minh vĩ đại từ sau phát hiện của Oersted
Ngay sau báo cáo của Oersted, các nhà vật lý lớn nhất đã tiến hành các công việc nhằm giải thích hiện tượng trên.
Người đầu tiên là nhà bác học Francois Jean Arago, thành viên của Hàn lâm viện Pháp quốc, được biết tới khám phá của Oersted trong khi đang du lịch tại ngoại quốc. Khi trở về Paris, Arago liền mô tả lại thí nghiệm này cho các đồng nghiệp vào ngày 11/9/1820. Arago tìm ra cảm ứng điện từ và chứng minh rằng một cuộn dây có dòng điện chạy qua có tính chất như một thanh nam châm. Cũng trong năm này, 2 nhà vật lý người Pháp là Jean Baptiste Biot và Félix Savart thiết lập ra định luật mà ngày nay gọi là định luật Biot – Savart, có thể dùng để tính từ trường ở một khoảng cách cho trước từ một dòng điện là nguồn gốc sinh ra từ trường.
Thí nghiệm miêu tả phát hiện về điện từ của Oersted .
|
Tháng 9 năm 1820, sau khi nghe báo cáo thí nghiệm của Oersted về tác dụng của dòng điện lên kim nam châm do nhà bác học Arago trình bày trước Viện Hàn lâm khoa học Paris, nhà bác học André-Marie Ampère đã suy nghĩ đến khả năng quy các hiện tượng từ về hiện tượng điện và ông muốn loại bỏ thuật ngữ “chất từ” (hiểu theo nghĩa như “chất nhiệt” thời đó) khỏi ngôn ngữ khoa học. Năm 1826, ông tổng kết các kết quả nghiên cứu của mình trong công trình quan trọng mang tên “Lí thuyết các hiện tượng điện động lực học rút ra thuần tuý từ thí nghiệm”.
Từ đó ông suy ra rằng: xung quanh dây điện có những “lực từ” phân bổ theo đường vòng và ông đã tìm ra lực điện từ và phát triển chúng thành định luật mang tên ông, Định luật Ampère.
Tiếp nối sự khám phá của Oersted về từ trường điện và những thí nghiệm của Ampere, nhà bác học Michael Faraday nghiên cứu và đã đưa ra một trong những phát minh quan trọng nhất trong lịch sử điện và từ đó là cảm ứng điện từ. Định luật cảm ứng của ông là một trong những đóng góp xuất sắc cho khoa học.
Và người cuối cùng hoàn thiện học thuyết trường điện từ là nhà bác học Maxwell. Trên cơ sở những tổng kết thành quả nghiên cứu của những người đi trước về điện từ học, những công trình của gần 100 năm, Maxwell đã phát triển học thuyết cảm ứng từ của Faraday. Ông đã đưa ra hệ phương trình miêu tả những định luật cơ bản về điện trường và từ trường được biết đến với tên gọi phương trình Maxwell. Đây là hệ phương trình chứng tỏ rằng điện trường và từ trường là những thành phần của một trường thống nhất – điện từ trường. Đồng thời ông cũng chứng minh: trường điện từ có thể truyền đi trong không gian dưới dạng sóng với tốc độ không đổi là 300000 km/s, và đưa ra giả thuyết rằng ánh sáng là sóng điện từ. Maxwell đã thống nhất quang học và điện từ học thành một mối. Học thuyết về điện từ trường của ông là một trong những học thuyết quan trọng của thế kỷ XIX.
Sự phát hiện về mối liên hệ giữa điện và từ của nhà vật lý Oersted đã tạo ra bước ngoặt lớn trong lịch sử nghiên cứu điện từ. Giống như cuộc Cách mạng Copernic, cuộc Cách mạng “Trường” trong Vật lý là một thách đố cho nhận thức thông thường và lại đưa các nhà khoa học lên đường tiến vào “những màn sương của nghịch lý”.
Năm 1820, trong một buổi giảng bài về dòng điện chạy qua dây dẫn tại trường ĐH Tổng hợp Copenhagen của giáo sư người Đan Mạch Hans Christian Oersted, một sinh viên của ông chợt thấy thấy kim la bàn được đặt ở gần đó rung rinh và lệch đi một góc nhỏ. Anh liền báo cho giáo sư biết. Oersted đã rất là kinh ngạc về hiện tượng kỳ lạ này, ông đã lặp đi lặp lại thí nghiệm nhiều lần. Nối những cực của một pin điện bằng một sợi dây, ông đã quan sát thấy một kim nam châm từ đặt gần đó hoạt động. Ngày 21/7/1820, Oersted đã công bố hiệu quả quan sát trong báo cáo giải trình “ Những thí nghiệm về tính năng của xung đột điện tới kim nam châm từ ” tại Copenhagen ; sau đó là ở Đức, Anh và Pháp. Báo cáo của ông ngay lập tức gây rối loạn dư luận và lôi cuốn sự chú ý quan tâm của những nhà khoa học khắp nơi trên quốc tế, cũng như tạo ra một đề tài mới cho những nhà khoa học khác tìm tòi và điều tra và nghiên cứu. Bên cạnh đó, mày mò về từ trường điện từ của Oersted đã cung ứng cho những nhà khoa học một phương tiện đi lại dùng vào việc tìm kiếm dòng điện sinh ra do cảm ứng từ. Dụng cụ dùng đặc thù này được gọi là điện kế. Ngay sau báo cáo giải trình của Oersted, những nhà vật lý lớn nhất đã thực thi những việc làm nhằm mục đích lý giải hiện tượng kỳ lạ trên. Người tiên phong là nhà bác học Francois Jean Arago, thành viên của Hàn lâm viện Pháp quốc, được biết tới tò mò của Oersted trong khi đang du lịch tại ngoại bang. Khi quay trở lại Paris, Arago liền diễn đạt lại thí nghiệm này cho những đồng nghiệp vào ngày 11/9/1820. Arago tìm ra cảm ứng điện từ và chứng tỏ rằng một cuộn dây có dòng điện chạy qua có đặc thù như một thanh nam châm từ. Cũng trong năm này, 2 nhà vật lý người Pháp là Jean Baptiste Biot và Félix Savart thiết lập ra định luật mà ngày này gọi là định luật Biot – Savart, hoàn toàn có thể dùng để tính từ trường ở một khoảng cách cho trước từ một dòng điện là nguồn gốc sinh ra từ trường. Tháng 9 năm 1820, sau khi nghe báo cáo giải trình thí nghiệm của Oersted về công dụng của dòng điện lên kim nam châm từ do nhà bác học Arago trình diễn trước Viện Hàn lâm khoa học Paris, nhà bác học André-Marie Ampère đã tâm lý đến năng lực quy những hiện tượng kỳ lạ từ về hiện tượng kỳ lạ điện và ông muốn vô hiệu thuật ngữ ” chất từ ” ( hiểu theo nghĩa như ” chất nhiệt ” thời đó ) khỏi ngôn từ khoa học. Năm 1826, ông tổng kết những tác dụng điều tra và nghiên cứu của mình trong khu công trình quan trọng mang tên ” Lí thuyết những hiện tượng kỳ lạ điện động lực học rút ra thuần túy từ thí nghiệm “. Từ đó ông suy ra rằng : xung quanh dây điện có những ” lực từ ” phân chia theo đường vòng và ông đã tìm ra lực điện từ và tăng trưởng chúng thành định luật mang tên ông, Định luật Ampère. Tiếp nối sự mày mò của Oersted về từ trường điện và những thí nghiệm của Ampere, nhà bác học Michael Faraday nghiên cứu và điều tra và đã đưa ra một trong những phát minh quan trọng nhất trong lịch sử dân tộc điện và từ đó là cảm ứng điện từ. Định luật cảm ứng của ông là một trong những góp phần xuất sắc cho khoa học. Và người sau cuối hoàn thành xong học thuyết trường điện từ là nhà bác học Maxwell. Trên cơ sở những tổng kết thành quả nghiên cứu và điều tra của những người đi trước về điện từ học, những khu công trình của gần 100 năm, Maxwell đã tăng trưởng học thuyết cảm ứng từ của Faraday. Ông đã đưa ra hệ phương trình miêu tả những định luật cơ bản về điện trường và từ trường được biết đến với tên gọi phương trình Maxwell. Đây là hệ phương trình chứng tỏ rằng điện trường và từ trường là những thành phần của một trường thống nhất – điện từ trường. Đồng thời ông cũng chứng tỏ : trường điện từ hoàn toàn có thể truyền đi trong khoảng trống dưới dạng sóng với vận tốc không đổi là 300000 km / s, và đưa ra giả thuyết rằng ánh sáng là sóng điện từ. Maxwell đã thống nhất quang học và điện từ học thành một mối. Học thuyết về điện từ trường của ông là một trong những học thuyết quan trọng của thế kỷ XIX.Sự phát hiện về mối liên hệ giữa điện và từ của nhà vật lý Oersted đã tạo ra bước ngoặt lớn trong lịch sử vẻ vang điều tra và nghiên cứu điện từ. Giống như cuộc Cách mạng Copernic, cuộc Cách mạng “ Trường ” trong Vật lý là một thách đố cho nhận thức thường thì và lại đưa những nhà khoa học lên đường tiến vào “ những màn sương của nghịch lý ” .
