Transcript Elektryczność i magnetyzm w XVII i XVIII wieku Eksperymenty Guerickego Machina elektrostatyczna i butelki lejdejskie.

Elektryczność i magnetyzm w
XVII i XVIII wieku
Eksperymenty Guerickego
Machina elektrostatyczna i butelki
lejdejskie
Benjamin Franklin
Doświadczenia z latawcem
Rysunki ks. Nolleta
Książki Nolleta
Eksperymenty pokazowe Nolleta
Wykład Nolleta
Machina elektrostatyczna i projektor
Nolleta
Henry Cavendish
Aparatura chemiczna i waga skręceń
Cavendisha
Coulomb i jego waga skręceń
Eksperymenty Galvaniego
Alessandro Volta i jego stos
Baterie Volty
Powstanie teorii falowej światła
na początku XIX wieku
Thomas Young (1773-1829) doświadczenia interferencyjne
(artykuł z 1803)
Augustin Fresnel (1788-1827)
Plamka Poissona - wynikająca
z teorii Fresnela jasna plamka
pośrodku geometrycznego
cienia
Dalszy rozwój fizyki zjawisk
elektrycznych i magnetycznych
Hans Christian Oersted (1777-1851)
1820 - odkrycie magnetycznego działania prądu: początek
fali prac łączących dwa obszary magnetyzmu i
elektryczności
„Pierwsze doświadczenia nad przedmiotem, który pragnę wyjaśnić, były
wykonywane podczas wykładów o elektryczności, galwanizmie i
magnetyzmie, jakie miałem w ciągu ubiegłej zimy. Z tych doświadczeń
wydawało się wynikać, że igłę magnetyczną można wyprowadzić z jej
położenia za pomocą przyrządu galwanicznego i to przy obwodzie
zamkniętym, nie zaś przy otwartym, jak tego na próżno próbowali przed kilku
laty niektórzy sławni fizycy.”
André Marie Ampère (1775-1836)
Wzór na siłę oddziaływania dwóch
elementów obwodu ds. i ds.’ z prądem i
oraz i’:
F 
( ids )( i ds )
2r
2
(2 cos
( ds , ds )  3 cos
( r , ds ) cos
( r , ds ))
Michael Faraday (1791-1867)
Odkrycie indukcji
elektromagnetycznej
Intuicyjne zrozumienie zjawisk
elektryczności i magnetyzmu: pojęcie
pola
Zjawisko Faradaya (obrót
płaszczyzny polaryzacji światła
wywołany polem magnetycznym
przyłożonym do ośrodka)
Skroplenie chloru
Prawa elektrolizy
Paramagnetyzm, diamagnetyzm
Indukcja elektromagnetyczna
Wielu uczonych pracowało nad odwróceniem
zjawiska Oersteda: otrzymaniem elektryczności z
magnetyzmu
Dziennik laboratoryjny Faradaya z 1831 roku (w
latach 1824-29 pracował już nad tym
zagadnieniem bez rezultatu):
„Naładowałem baterię z dziesięciu par czterocalowych płyt.
Połączyłem zwoje po stronie B w jedną cewkę i połączyłem jej
końce drutem miedzianym, który w odległości 3 stóp od
pierścienia przechodził tuż ponad igłą magnetyczną. Potem
połączyłem końce jednego z odcinków po stronie A z baterią;
natychmiast widoczny wpływ na igłę. Oscylowała ona i
powróciła w końcu do pierwotnego położenia. Przy
przerwaniu połączenia strony A z baterią znów zaburzenia
igły.”
Kluczem do odkrycia okazało się zmienne pole
magnetyczne: zmiany strumienia pola magnetycznego
Linie sił pola magnetycznego
„Transformator”
Faradaya
James Clerk Maxwell (1831-1879)
Połączenie elektryczności,
magnetyzmu i optyki w jedną
dziedzinę opisywaną zespołem
równań zwanych r. Maxwella.
(Największe osiągnięcie od
czasów Newtona)
1873 Treatise on Electricity and
Magnetism
Prace z teorii kinetycznej gazów
Mechaniczny obraz pola elektromagnetycznego
On the Physical Lines of Force, 1861
Fale elektromagnetyczne
Wyniki Maxwella oznaczały, że zmienne
pole elektryczne powinno generować pole
magnetyczne, w ten sposób pojawiała się
możliwość istnienia fal
elektromagnetycznych. Teoria Maxwella
pozwalała obliczyć ich prędkość na
podstawie pomiarów elektrycznych i
magnetycznych. W dzisiejszym zapisie
c
1
 00
Porównanie eksperymentalnych wyników dla
prędkości światła z wielkościami obliczonymi
na podstawie teorii zjawisk
elektromagnetycznych (Treatise, t. 2, §787)
Hyppolite Fizeau (1819-1896)
Pomiar prędkości światła (jako element modulujący
służyło koło zębate), odległość l wynosiła 8663 m.
c=315 000 km/s (1849)
Wykonał też pomiary prędkości światła w szybko
poruszającym się strumieniu wody.
Léon Foucault (1819-1868)
Także zmierzył prędkość światła, wyniki przedstawione w 1850
r. świadczyły o tym, że w wodzie prędkość światła jest mniejsza
niż w powietrzu - bezpośrednie potwierdzenie teorii falowej. W
1862 r. wynik c = 298 000 km/s z błędem ocenionym na 500
km/s.
wahadło Foucaulta
żyroskop
Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894)
Zestaw do doświadczalnego wykazania istnienia fal EM
(1886 rok, przewodniki z przerwą B, C służyły jako
odbiorniki.
Kolejne fazy powstawania fali EM, narysowane przez Hertza co ¼ okresu fali