Ο ηλεκτρισμός συναντά τον μαγνητισμό

Transcript

1 Ο ηλεκτρισμός συναντά τον μαγνητισμό

2 Από τις αρχές του 19ου αιώνα κανένας δεν διέκρινε κάποια σχέση μεταξύ το ηλεκτρισμού και το μαγνητισμού. Ο ιταλός όμως φιλόσοφος και δικηγόρος Τζαν Ντομένικο Ρομανιόσι άλλαξε αυτήν την άποψη μέσω των πειραμάτων του με μια βολταϊκή στήλη και μια μαγνητική βελόνα. Παρ όλα αυτά κανένας δεν τον πήρε στα σοβαρά καθώς τα αποτελέσματα των πειραμάτων του δημοσιεύτηκαν σε μία σχετικά άγνωστη εφημερίδα.

3 Έτσι η πραγματική σχέση ηλεκτρισμού-μαγνητισμού καθιερώθηκε σχεδόν 20 χρόνια αργότερα από τον Δανό φυσικό Χανς Κρίστιαν Έρνεστ, ο οποίος ανακάλυψε με ένα πείραμά του ότι μια μαγνητική βελόνα προσανατολίζεται κάθετα σε έναν ρευματοφόρο αγωγό.

4 Μόλις η πλέον αποδειγμένη ανακάλυψη του Έρνεστ ταξίδεψε ως το Παρίσι την εκμεταλλεύτηκε ο Αντρέ Μαρί Αμπέρ. Μέσα στα επόμενα επτά χρόνια ανέπτυξε μια λεπτομερή μαθηματική θεωρία του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού. Εφηύβρε μάλιστα ένα όργανο για την μέτρηση της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος, το γαλβανόμετρο.

5 Από τότε και στο εξής η μονάδα μέτρησης της έντασης του ρεύματος ονομάστηκε αμπέρ, όπως και το όργανο μέτρησης της μετονομάστηκε σε αμπερόμετρο. Δέκα σχεδόν χρόνια αργότερα ο βρετανός επιστήμονα ς Μάικλ Φάραντεϊ απέδειξε το αντίστροφο φαινόμενο. Ότι δηλαδή το μαγνητικό πεδίο μπορούσε να δημιουργήσει ηλεκτρικό ρεύμα. Έθεσε ουσιαστικά τις βάσεις για την δημιουργία την ηλεκτρικής γεννήτριας. Εκτός όμως από αυτό έδειξε πως αν ο μαγνητισμός και ο ηλεκτρισμός συνεργάζονταν σε ένα φαινόμενο μπορούσαν να δημιουργήσουν κίνηση(συμβατικό ηλεκτρομοτέρ).

6 Μάικλ Φάραντεϊ Παίρνοντας ως βάσεις τα συμπεράσματα του Φάραντεϊ ο σκωτσέζος επιστήμονας Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ ανέπτυξε μια ολοκληρωμένη θεωρία σχέσης του ηλεκτρισμού με τον μαγνητισμό. Η θεωρία του εξηγούσε όλα όσα είχαν μέχρι τότε ανακαλύψει οι επιστήμονες για αυτά τα δυο φαινόμενα. Από τον στατικό ηλεκτρισμό ως την ηλεκτρική γεννήτρια και τον κινητήρα.

7 Μάξγουελ Η θεωρία του ονομάστηκε «ηλεκτρομαγνητική θεωρία» και βασίστηκε σε τέσσερις εξισώσεις. Στο θεώρημα αυτό ουσιαστικά εξηγεί πως ο ηλεκτρισμός και ο μαγνητισμός είναι απλά δυο διαφορετικές εκδηλώσεις του ίδιου φαινομένου

8 Παρ όλες τις σπουδαίες προηγούμενες ανακαλύψεις, αυτή του Τζέιμς Πρέσκοτ Τζάουλ θα σηματοδοτούσε την έναρξη της εποχής του ηλεκτρισμού. Απέδειξε πως ο ηλεκτρισμός ήταν ένα είδος ενέργειας και μπορούσε να μετατραπεί χωρίς απώλειες σε άλλο είδος(όπως κινητική)

9 Ένα παράδειγμα μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλη μορφή(κινητική) είναι ο κινητήρας. Παρ όλο όμως η θεωρία του αναπτύχθηκε από τον Φάραντεϊ Ο Γουίλιαμ Στέρτζον ήταν αυτός που κατασκεύασε τον πρώτο με ένα πρότυπο του ηλεκτρομαγνήτη που είχε ο ίδιος δημιουργήσει. Δεν ήταν όμως ο μόνος που ενδιαφέρθηκε για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Ο Τζόζεφ Χένρυ δημιούργησε πολύ ισχυρότερους και συνεπώς μεγαλύτερους ηλεκτρομαγνήτες με μονωμένο όμως σύρμα. Ο μεγαλύτερος του κατάφερε να σηκώσει ως και 946 κιλά σε αντίθεση με του Στέρτζον που σήκωνε ως 4 μόνο κιλά.

10 Τζόζεφ Χένρυ Εκτός όμως από αυτό, ο Χένρυ έδειξε πως οι ηλεκτρομαγνήτες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την μετάδοση πληροφοριών. Έτσι κατασκεύασε και έθεσε σε λειτουργία τον πρώτο τηλέγραφο.

11 Αναμφισβήτητα όμως η μετάβαση του ανθρώπου στην εποχή του ηλεκτρισμού οφείλεται στον Αμερικανό εφευρέτη Τόμας Άλβα Έντισον. Ο Συγκεκριμένος δημιούργησε μια βελτιωμένη μορφή του τηλεγράφου. Προχώρησε επίσης και στη δημιουργία μικροφώνων, ηλεκτρικών σιδηροτροχιών, κινηματογραφικών μηχανών, και φυσικά στη δημιουργία του πρώιμου ηλεκτρικού λαμπτήρα. Δουλεύοντας ασταμάτητα μέχρι το τέλος της ζωής του κατάφερε να κατοχυρώσει 1093 εφευρέσεις κάθε είδους.

12 Το εργαστήριο του Έντισον και ο πρώτος λαμπτήρας πυρακτώσεως

13 Την ίδια μάλιστα εποχή ο επιστήμονας Χάινριχ Ρούντολφ Χερτς καταφέρνει να παράγει ραδιοκύματα μέσα στο εργαστήριο του. Έτσι μεταγενέστεροι επιστήμονες εκμεταλλεύονται αυτήν την ανακάλυψη, χρησιμοποιώντας την για τη δημιουργία το ραδιοφώνου. Το 1894 λοιπόν ο Όλιβερ Λοτζ επίδειξε μια συσκευή που αντιλαμβανόταν και λάμβανε ραδιοκύματα. Όμως ο Γουλιέλμο Μαρκόνι καταφέρνει και βελτιώνει τη συσκευή αυτή. Σε σύντομο πλέον χρονικό διάστημα δημιουργούνται οι πρώτοι ραδιοφωνικοί σταθμοί. Αργότερα μαζί με τον ήχο άρχισαν να μεταφέρονται και εικόνες(τηλεόραση)

14 άινριχ Ρούντολφ Χερτς Γουλιέλμο Μαρκόνι

15 Ένα όμως πρόβλημα από την αρχαιότητα ακόμα είχε παραμείνει άλυτο. Τι προκαλούσε τον ηλεκτρισμό; Ο ιρλανδός φυσικός Τζορτζ Τζόνσον Στόουνι θεώρησε την ύπαρξη ενός θεμέλιου λίθου όλων των φορτίων. Υποστήριξε μάλιστα ότι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι απλά η κίνηση των σωματιδίων αυτών, καθένα από το οποία κατείχε την ίδια μικρή ποσότητα φορτίου. Τα συγκεκριμένα τα ονόμασε έπειτα ηλεκτρόνια. Το επόμενο μάλιστα έτος αναπτύχθηκε η «θεωρία των ηλεκτρονίων», η οποία περιέγραφε την συμπεριφορά τους. Το 1897 ανακαλύφθηκε πως αυτά τα σωματίδια υπήρχαν στην πραγματικότητα από τον Βρετανό φυσικό Τζόζεφ Τζον Τόμσον.

16 Η προηγούμενη ανακάλυψη βοήθησε τους επιστήμονες να λύσουν το μυστήριο του ατόμου και να αποσαφηνιστεί η σχέση μεταξύ ηλεκτρονίου και ηλεκτρισμού. Μάλιστα βοήθησε στην ανάπτυξη ενός νέου κλάδου, της ηλεκτρονικής.

17 Η ηλεκτρονική εποχή ξεκίνησε στην πραγματικότητα το 1906 όταν ο αμερικανός εφευρέτης Λη Ντε Φόρεστ εφηύρε την τρίοδο ηλεκτρονική λυχνία κενού. Η συσκευή αυτή μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως ενισχυτής ασθενών ηλεκτρικών κυμάτων είτε ως απλός αυτόματος διακόπτης. Η ικανότητα όμως της ενίσχυσης ήταν αυτή που βοήθησε στη βελτίωση των συσκευών του ραδιοφώνου και της τηλεόρασης. Έτσι ο Ντε Φόρεστ χαρακτηρίστηκε ως σύγχρονος πατέρας του ραδιοφώνου.

18 Λη Ντε Φόρεστ Σημερινές λυχνίες κενού Σύμβολο Τριόδου Λυχνίας

19 Για τα επόμενα χρόνια οι λυχνίες κενού χρησιμοποιήθηκαν και σε υπολογιστές. Τη δεκαετία όμως του 1940 εφευρέθηκε το τρανζίστορ. Το συγκεκριμένο αποτελούσε πολύ καλύτερο ενισχυτή αλλά και διακόπτη. Ταυτόχρονα ήταν μικρότερο, χρησιμοποιούσε λιγότερη ενέργεια και ήταν πολύ πιο αξιόπιστο. Τη δεκαετία μάλιστα του 1950 δύο αμερικανοί φυσικοί βρήκαν τρόπο να τοποθετούν εκατοντάδες και αργότερα χιλιάδες τρανζίστορ σε ένα κομμάτι πυριτίου. Δημιούργησαν με αυτόν τον τρόπο ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα. Το επόμενο βήμα ήταν η δημιουργία ενός υπολογιστή που θα λειτουργούσε μόνο με έναν μικροεπεξεργαστή.

20

21 Το συγκεκριμένο εφευρέθηκε το 1969 επιτρέποντας τη δημιουργία υπολογιστών πολύ μικρότερου μεγέθους αλλά και άλλων ηλεκτρονικών συσκευών. Έπειτα από την εφεύρεση αυτή το μέλλον είναι ανοιχτό για νέες, όλο και πιο ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις