Vuonna 1819 tutkija Hans Christian Oersted havaitsi, kuinka sähkövirta saattoi poikkeuttaa magneettineulan suuntaa. Magneettinen neula oli neulanmuotoinen magneetti. Tämä Oerstedin kokeena tunnettu koe osoitti sähkön ja magnetismin välisen yhteyden. Siihen asti niitä pidettiin kahtena erillisenä ilmiönä, kuten myös gravitaatiota ja sähköä.
Tässä artikkelissa kerromme, mistä Oersted-koe koostuu ja mitkä ovat sen ominaisuudet ja heijastukset.
Oersted-kokeen alkuperä
On tärkeää muistaa, että tuolloin ei ollut olemassa sellaista teknologiaa, joka meillä nykyään on tieteelliseen menetelmään perustuvan tutkimuksen tekemiseen ja väitteiden esittämiseen. Oerstedin koe osoitti , että sähkön ja magnetismin välillä oli yhteys. Lait, jotka kuvaavat matemaattisesti magneettista vuorovaikutusta sähkön kanssa, kehitti André-Marie Ampère, joka tutki sähkövirtoja kuljettavien johtimien välisiä voimia.
Kaikki alkoi magnetismin ja sähkön välisestä analogiasta. Tämä analogia johti etsimään niiden välistä suhdetta ja sitä, mikä voisi selittää niiden yhteiset ominaisuudet. Varhaiset yritykset tutkia magneettien sähkövarausten mahdollista välistä suhdetta eivät tuottaneet paljon tuloksia. Ne kuitenkin osoittivat, että kun sähköisesti varautuneita esineitä asetettiin magneettien lähelle, niiden välille vaikutti yksi ainoa voima . Tämä voima on yleinen vetovoima, kuten minkä tahansa sähköisesti varautuneen esineen ja neutraalin esineen välillä. Tässä tapauksessa esine on magneetti.
Magneetti ja sähköisesti varattu kappale vetävät toisiaan puoleensa, mutta ne eivät ole linjassa. Tämä osoittaa, ettei niiden välillä ole magneettista vuorovaikutusta. Jos olisi, ne olisivat linjassa. Oersted suoritti ensimmäisenä kokeen, joka osoitti sähkön ja magnetismin välisen suhteen. Hän oli ennustanut näiden kahden välisen suhteen mahdollisuuden jo vuonna 1813, mutta vasta vuonna 1820 hän vahvisti sen.
Se tapahtui, kun hän valmisteli fysiikan luokkaansa Kööpenhaminan yliopistossa. Tällä luokalla hän näki, että jos hän liikutti kompassia lähellä sähkövirtaa kuljettavaa johtoa, kompassin neula suuntautui kohtisuoraan langan suuntaan nähden.
Tärkeimmät ominaisuudet
Oerstedin kokeen ja aiempien, negatiivisia tuloksia tuottaneiden yritysten välinen perustavanlaatuinen ero on se, että silmukka-virta-kokeessa magneetin kanssa vuorovaikutuksessa olevat varaukset ovat liikkeessä. Tämä tosiasia oli ratkaisevan tärkeä Oerstedin kokeen tulosten ymmärtämisen kannalta, sillä se osoitti, että kaikki sähkövirta pystyy tuottamaan magneettikentän. Ampère oli tiedemies, joka käytti sähkön ja magnetismin välisen suhteen käsitettä ennakoidakseen selitystä tälle ilmiölle. Työnsä ansiosta hän pystyi selittämään luonnollisen magnetismin käyttäytymisen ja formalisoimaan kaikki kehitysaskeleet matemaattisesti.
Oersted-kokeen vaikutukset
Havainto, että mikä tahansa sähkövirta pystyy tuottamaan magneettikentän, voisi avata monia mahdollisuuksia magnetismin ja sen välisen suhteen tutkimukseen. Kaikkien näiden avoimien polkujen joukossa tapahtui varsin hedelmällistä kehitystä, jonka kehitimme seuraaviin kohtiin:
- The erityyppisten sähkövirtojen avulla syntyvän magneettikentän kvantitatiivinen määritys. Tähän kohtaan vastattiin, koska oli tarpeen tuottaa voimakkaita magneettikenttiä ja niiden viivojen järjestelyä, jotka olivat hallittavissa. Tällä tavoin on voitu käsitellä luonnonmagneettien etuja ja on voitu luoda muita keinotekoisia magneetteja tehokkaammalla toiminnalla.
- Sähkövirtojen ja magneettien välisten voimien käyttö. Tämän ilmiön tuntemuksen ansiosta on ollut mahdollista käyttää sähkömoottoreiden rakentamiseen erilaisia instrumentteja, joita käytetään virran voimakkuuden ja muiden sovellusten mittaamiseen. Esimerkiksi elektronista vaakaa käytetään nykyään monilla alueilla. Elektroninen vaaka on rakennettu sähkövirrojen ja magneettien välisten voimien käytön ansiosta.
- Luonnollisen magneettisuuden selitys. Oersted-kokeen käytön ansiosta tällä ajanjaksolla kertynyt tieto on voitu perustaa aineen sisäiseen rakenteeseen. Se, että mikä tahansa virta pystyy tuottamaan magneettikentän läheisyydessä, on myös korostettu. Tästä lähtien kaikkien käyttäytymismallien tiedetään pystyvän hyödyntämään sitä.
- Vastavuoroinen vaikutus, joka voidaan osoittaa Oerstedin kokeessa, on palvellut teollisuuden sähkövirta ja sen käyttö väestön enemmistö. Tämä käyttö perustuu sähkövirran saamiseen magneettikentästä.
Lopulliset ajatukset
Pohditaanpa lyhyesti Oerstedin koetta ja sen panosta tieteen maailmaan. Tiedämme, että lanka koostuu positiivisista ja negatiivisista varauksista. Nämä varaukset ovat tasapainossa siten, että kokonaisvaraus on nolla; voimme visualisoida langan kahtena pitkänä, yhdensuuntaisena rivinä . Jos liikutamme lankaa kokonaisuutena ja molemmat rivit etenevät, mitään ei tapahdu. Jos kuitenkin johdinta johdetaan sähkövirtaa, rivi etenee ja syntyy kenttä, joka taivuttaa magneettisen neulan suuntaa.
Tästä voimme pohtia, että se, mikä tuottaa kentän, ei ole varausten liike, vaan yhden merkin varausten suhteellinen liike suhteessa toisen merkin varauksiin. Selitys neulan liikkeelle on se, että kaapelissa oleva virta tuottaa magneettikentän, jonka linjat tulevat sisään toisesta päästä ja lähtevät toisesta. Näin neula liikkuu magneettikenttää seuraten.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää Oersted-kokeesta ja sen vaikutuksista tiedemaailmassa.