5 W的电磁作用200年

2020年12月11日

直到1800年代初,许多科学家认为电力和磁性是两个无关的现象。1820年发生了变化,当时一位教授做了令人震惊(双关语意图)在演讲中发现:两个主题之间的链接。因此,电磁学的研究诞生了。庆祝200Th这一发现的周年纪念日,让我们看一下五个WS - 谁,什么,何时,何时,为什么,以及电磁主义的发现的方式(以及如何)。

发现电磁主义?

Hans Christian Ørsted was born in Rudkøbing, Denmark, on August 14, 1777. Ørsted’s interest in science sparked when he started working at his father’s pharmacy around age 12. Following in his father’s footsteps, he earned a degree in pharmacology from the University of Copenhagen in 1797. Two years later, Ørsted wrote a dissertation inspired by the work of German philosopher Immanuel Kant and earned his PhD in philosophy.

物理学家和哲学家汉斯·克里斯蒂安·Ørsted的黑白肖像。
汉斯·克里斯蒂安·Ørsted。这项工作是在美国的公共领域中,因为它是在1925年1月1日之前发布的(或在美国版权局注册的)Wikimedia Commons

在29岁时,在以前担任药房经理后,Ørsted成为哥本哈根大学的物理教授。在那里,他研究了电流和声学。(有趣的事实:Ørsted根据他对物理学教授的地位Chladni人物)。

什么使200ThØrsted的发现周年纪念日如此重要吗?

1824年,Ørsted建立了自然科学传播协会(SNU)。SNU的开发是为了将有关物理和化学方面最新进步的信息部署给公众。为了纪念2020年发现电磁主义的两年一年,SNU通过举办讲座并向研究人员和高中教师授予奖牌,以庆祝其对科学和技术的贡献。

此外,丹麦的许多公司,大学和组织全年都认可并庆祝了这一周年纪念日。

在哪里是否发现电磁?

1820年4月21日,Ørsted注意到了一场演讲的实验,当时他注意到了一些开创性的事情:电流中的电流偏转附近的磁化指南针针头。这一发现是革命性的,因为它证实了电力与磁性之间的关系,并为当今所有电磁研究的基础奠定了基础。

一张现代指南针放在木桌上的照片。
一个(更现代的)指南针。

据他说,尽管许多人认为Ørsted偶然发现了他的发现,但这是一个计划中的实验。发现后几年,他发表了一篇论文,用第三人称写,讨论了原始实验,说明

“第一个实验的计划是,使其在讲座中通常使用的小电流槽设备的电流通过了一条非常薄的Platina电线,该电线被放在装满玻璃的指南针上。进行了实验的准备工作,但有些事故在演讲前阻碍了他,他打算将其推迟到另一个机会。然而,在演讲中,成功的可能性似乎更强,因此他在观众面前进行了第一个实验。”

如何Ørsted在电力和磁性之间建立了联系吗?

如前所述,在发现之前,Ørsted已经对电磁效应联系在一起。首先,他不相信当时被广泛接受的观念电力,磁性,热量和其他化学过程无关。取而代之的是,他凭借他的哲学背景,倾向于相信,诸如电力和磁性等现象 -由相同的原始力量产生。此外,已经知道闪电会影响指南针的极性,从而进一步连接这两个现象。

重要的是要注意,Ørsted成为了朋友,并可能在一些志趣相投的科学家中找到了灵感,例如德国物理学家约翰·威廉·里特(Johann Wilhelm Ritter)。像Ørsted一样,Ritter还正确地认为电力和磁性在某种程度上是相关的。两位科学家都喜欢德国哲学家弗里德里希·谢林(Friedrich Schelling)的信念谁曾经说过:“所有现象在一个绝对和必要的法律中都相关,可以从中扣除它们。”

什么时候Ørsted报告了他的发现吗?

1820年7月21日,Ørsted发现电磁主义三个月后,宣布了他的发现。根据Ørsted的说法,他等待发表他的发现,因为他想确定自己的结果,因为这将是一次革命性的发现,当时与大多数科学思想有关。在进行了更多的实验之后,他充满信心电流会产生磁力

一个示意图,显示由铜和锌组成的伏桩,其电解质以蓝色,锌为灰色,铜显示为橙色,铜显示为橙色。
铜锌伏桩的示意图。Borbrav的图像,Luigi Chiesa的SVG版本。获得许可CC BY-SA 3.0, 通过Wikimedia Commons

在科学史上的革命性时期,电磁主义的发现出现了。例如,在1800年之前20年,意大利物理学家亚历山德罗·沃尔塔(Alessandro Volta)引入了伏特堆或第一个电池。在这样的轰动发现之后,19ThCentury致力于扩展它们并设计新设备。这样的科学家是迈克尔·法拉第在研究Ørsted的工作后,他开发了第一个电动机。

为什么今天电磁很重要吗?

如今,由于电磁主义,我们周围的技术和周围的世界更加先进。除了开发第一台电动机外,这一发现还带来了其他实际设备的开发,包括:

  • 电表
  • 电磁体
  • 变压器
  • 电气发电机
  • 电磁电报
comsol多物理学中电动发电机模型的3D几何形状。
电子核变压器的模型。

在ComsolMultiphysics®软件中,发电机(左)的完整几何形状和电子核变压器(右)的模型。

如今,可以通过多物理模拟进一步研究和优化此类设备。例如,左侧的图像显示了简化的模型3D中的发电机,而右侧的模型说明了单相电子核变压器

为了庆祝200年的电磁主义,我们深入地记得汉斯·克里斯蒂安·Ørsted大胆地思考并发现了这一重要的物理分支!

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评论(2)

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拉里·米克尔森(Larry Mickelson)
拉里·米克尔森(Larry Mickelson)
2021年2月4日

感谢您写的写得很好。它包含了我隐约意识到的事情的良好平衡和我不理会的事情。

关于一个相关的话题,我最近了解到,那个时期的教学 /学习风格与今天大不相同。具体来说,学生没有参加学生亲自进行一些实验室实验的“实验室课”。(这是由弗里德里希·沃勒(FriedrichWöhler)在1830年代后期领导的科学教育的革命性变化。)1820年,Ørsted做出了这一发现,通常是通过示范来教授科学概念。因此,似乎Ørsted必须“简单地”准备在您在这里讨论的实验 /演示时进行“正常”的演讲。

瑞秋·凯利(Rachel Keatley)
瑞秋·凯利(Rachel Keatley)
2021年2月4日

你好拉里,

很高兴听到您喜欢这篇博客文章!而且非常有趣!感谢分享。

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