wi Ιστορική Εξέλιξη Ηλεκτρομαγνητισμού - Δεύτερο μισό 18ου αιώνα: από την θέση των θεωρητικών θεμελίων της Ηλεκτροστατικής ως τον «ζωικό ηλεκτρισμό» του Γκαλβάνι - Orange Light Beams
Cur – Quomodo – Quando
Exploring the Fabric of the Cosmos


Ιστορική Εξέλιξη Ηλεκτρομαγνητισμού - Δεύτερο μισό 18ου αιώνα: από την θέση των θεωρητικών θεμελίων της Ηλεκτροστατικής ως τον «ζωικό ηλεκτρισμό» του Γκαλβάνι

Τετάρτη, Σεπτεμβρίου 11, 2013


Ο Joseph Priestley και η «Ηλεκτρική μηχανή για
ερασιτέχνες πειραματιστές», που απεικονίζεται 
στην πρώτη έκδοση του γνωστού έργου του
Εισαγωγή του στη μελέτη της 
ηλεκτρικής ενέργειας (1768).
    Το έτος 1767, ο Joseph Priestley (1733-1804), Άγγλος επιστήμονας που ανακάλυψε το Οξυγόνο και φίλος του Franklin, εξέδωσε το βιβλίο History and Present State of Electricity, with Original Experiments[1] στο οποίο γίνεται λόγος για την πειραματική απόδειξη του γεγονότος ότι σε ένα κλειστό μεταλλικό κουτί δεν υπάρχει ηλεκτρική δύναμη στο εσωτερικό του, ούτε φορτίο στην εσωτερική του επιφάνεια. Ο Priestley ορθά επεσήμανε την αναλογία των ηλεκτρικών με τις βαρυτικές δυνάμεις, συμπεραί-νοντας την ηλεκτροστατική άπωση ομόσημων ηλεκτρικών φορτίων και μάλιστα με δύναμη ανάλογη του αντιστρόφου τετραγώνου της μεταξύ τους απόστασης

    Η πρώτη άμεση πειραματική απόδειξη του νόμου του αντιστρόφου τετραγώνου της απόστασης, αποδίδεται στον Σκωτσέζο John Robison (1739 – 1805), ο οποίος όμως για αρκετά έτη δεν δημοσίευσε τα αποτελέσματα των ερευνών του. 
Henry Cavendish

    Σημαντική, στην έρευνα των ηλεκτρικών φαινομένων, ήταν η συμβολή ενός ιδιόρρυθμου Άγγλου αριστοκράτη, εξαιρετικού ωστόσο ερευνητή, του Henry Cavendish (1731 –1810), η οποία έμεινε για αρκετά έτη αφανής, καθώς ο ίδιος δημοσίευσε ένα πολύ μικρό μέρος της εργασίας του περί τον Ηλεκτρισμό. Πολύ αργότερα, χάρη στις προσπάθειες του James Clerk Maxwell (1831 – 1879), ήρθαν στο φως οι ανακαλύψεις του, που αφορούν μεταξύ άλλων: 
  • στην εισαγωγή της έννοιας του ηλεκτροστατικού δυναμικού (που καλούσε «βαθμό ηλέκτρισης»), 
  • στον ορισμό της χωρητικότητας που προκύπτει από την αρχή του, ότι αγωγοί φορτισμένοι «στον ίδιο βαθμό» περιέχουν ποσό φορτίου ανάλογο με τη χωρητικότητά τους, 
  • σε ακριβείς μετρήσεις της χωρητικότητας πυκνωτή διαφόρων σχημάτων και στην μαθηματική διατύπωση της χωρητικότητας επίπεδου πυκνωτή, 
  • στην μερική απόδειξη του νόμου του αντιστρόφου τετραγώνου το έτος 1762
  • στην εισαγωγή της έννοιας της διηλεκτρικής σταθεράς ενός υλικού και στην διαπίστωση της εξάρτησης της χωρητικότητας ενός πυκνωτή από το διηλεκτρικό, 
  • σε μετρήσεις της ηλεκτρικής αντίστασης διαφόρων σωμάτων και στην σχέση του ηλεκτρικού δυναμικού με το Ηλεκτρικό Ρεύμα
  • σε νόμους για την κατανομή του Ρεύματος σε παράλληλα κυκλώματα.  
Charles Coulomb
    Παράλληλα, ο Γάλλος μηχανικός και αξιωματικός του Γαλλικού στρατού, Charles-Augustin de Coulomb, καθοδηγούμενος από το έργο και τα συμπεράσματα των προηγούμενων ερευνητών, πραγματοποίησε τις πρώτες ποσοτικές μελέτες των ηλεκτρικών φαινομένων και διατύπωσε τον νόμο της ηλεκτροστατικής δύναμης, που σήμερα καλείται νόμος του Coulomb, σύμφωνα με τον οποίο η δύναμη μεταξύ δύο σημειακών ηλεκτρικών φορτίων είναι ανάλογη του γινομένου των φορτίων και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της μεταξύ τους απόστασης
Ζυγός στρέψης του Coulomb

    Την απόδειξη του νόμου αυτού, που για πρώτη φορά διετύπωσε το 1788, πραγματοποίησε με την βοήθεια ζυγού στρέψης εξαιρετικής ευαισθησίας, που ο ίδιος επινόησε περί το 1784 και αποτελούσε εξέλιξη του ζυγού του Cavendish. Τον ίδιο ζυγό ο Coulomb χρησιμοποίησε και για την απόδειξη του νόμου του αντιστρόφου τετραγώνου που διέπει το Μαγνητικό Πεδίο, που είχε διατυπωθεί το 1760 από τον Johann Tobias Mayer

    Διάφορες άλλες ανακαλύψεις ακολούθησαν, μεγαλύτερης ή μικρότερης σημασίας, εμπλουτίζοντας τις γνώσεις γύρω από τον Ηλεκτρισμό. Οι τελευταίες δεκαετίες του 18ου αιώνα, ήταν ιδιαίτερα σημαντικές. Με δεδομένη την φαινομενολογία της Ηλεκτροστατικής και τη γνώση του νόμου του Coulomb, διανοίχτηκε ο δρόμος για την μαθηματική περιγραφή των ηλεκτρικών φαινομένων, που αποδέχτηκε την ιδέα της Νευτώνειας δράσης από απόσταση. Ο Ηλεκτρισμός δεν αποτελούσε πλέον ένα περίεργο και μυστηριώδες φαινόμενο, για το οποίο πολύ λίγα ήταν γνωστά, αλλά είχε περάσει στην πρώτη σειρά του επιστημονικού ενδιαφέροντος. Όμως, παρά την τεράστια πρόοδο που είχε σημειωθεί στο πεδίο αυτό, δεν υπήρχαν ακόμη πρακτικές εφαρμογές του Ηλεκτρισμού. 


     Μέχρι εκείνη τη στιγμή, τα γνωστά ηλεκτρικά φαινόμενα προέρχονταν αποκλειστικά από ηλεκτρικά φορτία παραγόμενα με τριβή, θέρμανση ή επαγωγή και ηλεκτρικά ρεύματα δημιουργούμενα από την αποφόρτιση φορτισμένων σωμάτων. Η διατιθέμενη ποσότητα Ηλεκτρισμού, από τις ηλεκτρικές μηχανές που χρησιμοποιήθηκαν στο παρελθόν, ήταν ιδιαίτερα βραχύβια με αποτέλεσμα τα θερμικά, χημικά και μαγνητικά φαινόμενα που συνδέονταν με τον Ηλεκτρισμό να είναι δύσκολα παρατηρήσιμα, αν και είχαν γίνει αντιληπτά
Luigi Galvani

Το εργαστήριο του Galvani
    Σε αυτήν την περίοδο ήρθαν στο φως νέες επινοήσεις, ικανές να παράγουν, με χημικά μέσα, σταθερά ηλεκτρικά ρεύματα. Νέα ώθηση στην έρευνα των ηλεκτρικών φαινομένων δόθηκε από το έργο του Luigi Aloysius Galvani (1737 – 1798), καθηγητή ανατομίας στο Πανεπιστήμιο της Bolonia. Το 1791, δημοσίευσε την εργασία του, στα Λατινικά, με τίτλο Σχόλια πάνω στις δυνάμεις του Ηλεκτρισμού στις κινήσεις των μυών. Στο έργο αυτό
Luigi Galvani
περιέγραφε τα αποτελέσματα μίας σειράς πειραμάτων σε βατράχους, που ξεκίνησε από την παρατήρηση ότι όταν άγγιζε με ηλεκτρισμένο νυστέρι τα μηριαία νεύρα ενός βατράχου, οι μύες του ζώου τινάζονταν έντονα. Ο Galvani πραγματοποίησε πειράματα σε διάφορες παραλλαγές, χρησιμοποιώντας 
διαφορετικά μέταλλα κάθε φορά, διαπιστώνοντας τις έντονες συσπάσεις των μυών όταν αγγίζονται τα νεύρα με ένα μεταλλικό τόξο, ιδιαιτέρως όταν αυτό αποτελείται από δύο διαφορετικά μέταλλα. Ο Galvani, προσπαθώντας να ερμηνεύσει τα παράξενα αυτά αποτελέσματα, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η πηγή του Ηλεκτρισμού ήταν οι μύες και τα νεύρα, κάνοντας λόγο για μια μορφή «ζωικού ηλεκτρισμού» που υπήρχε στο βάτραχο. 


Alessandro Volta
    Την ιδέα αυτή καταπολέμησε ο περίφημος φυσικός Alessandro Volta (1745 –1827), ήδη επινοητής του ηλεκτροφόρου και του ηλεκτρομέτρου, υποστηρίζοντας ότι το φαινόμενο των μυϊκών συστολών οφειλόταν στη δημιουργία ηλεκτρισμού, από την επαφή δύο διαφορετικών μετάλλων. Συγκεκριμένα ο Volta πέτυχε, με ηλεκτροστατικές μετρήσεις ακριβείας, να υπολογίσει την Διαφορά Δυναμικού επαφής δύο διαφορετικών μετάλλων, όπως ο Χαλκός και ο Ψευδάργυρος. Οδηγήθηκε έτσι στην ανακάλυψη του νόμου της Ηλεκτρεγερτικής Δύναμης Γαλβανικού Στοιχείου, σύμφωνα με τον οποίο, η Ηλεκτρεγερτική Δύναμη ενός ζεύγους μεταλλικών ηλετροδίων διαχωρισμένων από έναν ηλεκτρολύτη, ισούται με την διαφορά δυναμικού των ηλεκτροδίων

    Η εργασία αυτή του Volta καθιέρωσε την έννοια της Ηλεκτρεργετικής δύναμης, αν και χρειάστηκε να παρέλθει περί το ένα τέταρτο του αιώνα ώσπου να διατυπωθεί ο Νόμος του Ohm

    Η επιστημονική διαμάχη των δύο αντρών υπήρξε σκληρή, αλλά ήταν οι ιδέες του Volta που οδήγησαν τελικά σε σημαντικά αποτελέσματα. Το σπουδαίο είναι ότι είχαν ήδη ανοίξει δύο σημαντικά κεφάλαια στην Ιστορία της Επιστήμης: 
  • η ανάπτυξη της Ηλεκτροχημείας και 
  • η διάνοιξη ενός νέου κλάδου στον μακρό δρόμο του Ηλεκτρισμού, εκείνον του Ηλεκτρικού Ρεύματος.
(Συνεχίζεται...)
---------
[1] Priestley, Joseph History and Present State of Electricity, with Original Experiments Εκδ. J. Dodsley, Λονδίνο 1769.
Share this article :

0 σχόλια:

Speak up your mind

Tell us what you're thinking... !

 
Support : Creating Website | Johny Template | Mas Template
Copyright © 2011. Orange Light Beams - All Rights Reserved
Template Created by Creating Website Inspired by Sportapolis Shape5.com
Proudly powered by Blogger