Elektromagnetizam – razlika između verzija

Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
struktura
Red 11:
 
== Istorija ==
{{main|Klasični elektromagnetizam}}
[[Datoteka:Ørsted.jpg|thumb|140px|[[Hans Kristijan Ersted]]]]
Prvobitno, elektricitet i magnetizam su smatrani dvema različitim silama sve do objavljivanja publikacije [[Džejms Klerk Maksvel|Džejmsa Klarka Maksvela]] Rasprava o elekticitetu i magnetizmu 1873. godine u kojoj je dokazano da međusobno delovanje pozitivnih i negativnih naelektrisanja reguliše jedna sila. Postoje četiri glavna ishoda koji proizilaze iz ovih interakcija, a svaki od njih je jasno dokazan eksperimentima:
# Naelektrisane čestice privlače ili odbijaju jedna drugu silom koja je obrnuto srazmerna kvadratu rastojanja između njih: različita naelektrisanja se privlače, a ista se odbijaju.
# Magnetni polovi (iliti stanje polarizacije pojedinačnih tačaka) se privlače ili odbijaju na sličan način i uvek idu u paru: svaki severni pol je spojen sa južnim.
# Električna struja u provodniku stvara kružno magnetno polje oko istog, a njegov smer (u ili suprotno od smera kazaljke na satu) zavisi od struje.
# Struja je pobuđena u petlji provodnika kada se on pomera ka ili od magnetnog polja odnosno kada se magnet pomera ka ili od provodnika, a smer struje zavisi od tog kretanja.
 
Teorija elektromagnetizma, poznata kao [[Klasičan elektromagnetizam|klasični elektromagnetizam]] je razvijena od strane mnoštva [[Fizičar|fizičara]] tokom XIX veka, a kulminirala je u radu [[Džejms Klerk Maksvel|Džejmsa Klarka Maksvela]] koji je ujedinio prethodna otkrića u jednu teoriju i koji je otkrio elektromagnetnu prirodu svetlosti[[svetlost]]i. U klasičnom elektromagnetizmu, elektromagnetno polje je određeno nizom jednačina znanim kao [[Maksvelove jednačine]], a elektromagnetska sila Zakonom [[Lorencova sila|Lorencove sile]].
[[Datoteka:Andre-marie-ampere2.jpg|thumb|140px|left|[[Andre-Mari Amper]]]]
Dok se pripremao za večernje predavanje 21. aprila 1820. Godine [[Hans Kristijan Ersted]] je zapazio nešto zanimljivo. Dok je postavljao svoje materijale, primetio je da je igla na [[Kompas|kompasu]] odstupala od [[magnetnog severa]] kada god bi uključio ili isključio baterijsku lampu koju je koristio. Odstupanje ga je ubedilo da magnetna polja zrače iz svih strana žice koja provodi električnu struju, baš kao svetlost i toplota i time je utvrdio direktnu vezu između naelektrisanja i magnetizma.
 
=== Počeci ===
[[Datoteka:SS-faraday.jpg|thumb|140px|[[Majkl Faradej]]]]
{{main|Magnetizam|Elektricitet}}
U vreme svog otkrića Orsted nije dao zadovoljavajuće objašnjenje ove pojave, a nije ni pokušao da prikaže fenomen u okvirima matamatike. Međutim, tri meseca kasnije on je počeo podrobnija istraživanja. Ubzo nakon toga objavio je svoja otkrića dokazujući da električna struja stvara magnetno polje dok teče kroz provodnik. U [[CGS]] sistemu jedinica, jedinica za [[Elektromagnetska indukcija|magnetnu indukciju]] je dobila ime po njemu (oersted) kako bi njegov doprinos u polju elektromagnetizma bio obeležen.
[[Datoteka:SS-faradayWilliam Gilbert 45626i.jpg|thumb|140px|[[MajklWilliam FaradejGilbert]]]]
 
Prvobitno, [[elektricitet]] i [[magnetizam]] su smatrani dvema različitim silama. Naučnik [[Vilijam Gilbert]] je u svom delu ''[[De Magnete|Magnet]]'' 1600. godine izložio da su elektricitet i magnetizam, oba inače sposobna da uzrokuju privlačenje i odbijanje predmeta, različiti uticaji. Mornari su primetili da udari groma[[grom]]a ometaju kompase, ali veza između groma i elektriciteta nije potvrđena sve do eksperimenata [[Bendžamin Frenklin|Bendžamina Frenklina]] 1752. godine. Jedan od prvih ljudi koji su otkrili i objavili vezu između veštački stvorene struje i magnetizma je [[Romanjozi]] koji je 1802. primetio da povezivanje provodnika preko [[Voltinog stuba]] remeti iglu u [[Kompas|kompasu]]. Međutm, korist ovog otkrića nije bila poznata do 1820. godine kada je Orsted izveo sličan eksperiment. Orstedov rad je uticao na Ampera da ovaj načini teoriju elektromagnetizma koja je potkrepljena matematičkom osnovom.
[[Datoteka:James-clerk-maxwell3.jpg|thumb|left|140px|[[Džejms Klerk Maksvel]]]]
Njegova otkrića dovela su do intenzivnih istraživanja [[elektrodinamike]] od strane naučničkog društva. Ona su uticala na francuskog fizičara [[Andre-Mari Amper]] da razvija matematičku formulu kojom bi definisao magnetne sile između provodnika koji prenose električnu struju. Orstedova otkrića takođe predstavljaju veliki korak napred ka objedinjenom iliti jedinstvenom poimanju energije.
 
[[1802]]. godine, italijanski pravnik [[Đan Domeniko Romanjozi]], primetio je da povezivanje provodnika preko [[Voltin stup|Voltinog stuba]] remeti iglu u [[Kompas|kompasu]]. Izveštaj o otkriću skretanja namagnetisane igle naelektrisanjem objavljen je iste godine u italijanskim novinama, ali je umnogome bio nipodaštavan od strane tadašnjeg društva naučnika. Korist ovog otkrića nije bila poznata do 1820. godine kada je [[Hans Kristijan Ersted|Orsted]] izveo sličan eksperiment.
Ovo objedinjavanje, koje je primetio [[Majkl Faradej]], nastavio je [[Džejms Klerk Maksvel|Džejms Klark Maksvel]], a delimično su ga reformulisali [[Oliver Hevisajd]] i [[Hajnrih Rudolf Herc|Hajnrik Herc]] i ono predstavlja jedno od ključnih dostignuća XIX veka u oblasti [[Matematička fizika|matematičke fizike]]. Njegove posledice su bile dalekosežne, a jedna od njih je bila razumevanje prirode [[Svetlost|svetlosti]]. Za razliku od onoga što je predloženo u elektromagnetizmu, svetlost i drugi [[Elektromagnetsko zračenje|elektromagnetski talasi]] su danas viđeni kao oblik [[oscilujućih]] [[Kvant|kvantnih]] poremećaja elektromagnetnog polja koji se sami kreću i nazivaju se [[Foton|fotoni]]. Različite [[Ferkvencija|frekvencije]] oscilacije su dalje omogućile nastanak različitih oblika [[Elektromagnetsko zračenje|elektromagnetnog zračenja]], od [[Radio-talasi|radio talasa]] na najnižim frekvencijama, pa preko vidljive svetlosti na srednjim, pa do [[Gama zračenje|gama zraka]] na najvišim frekvencijama.
 
=== Ersted===
Orsted nije bio jedini koji je proučavao odnos naelektrisanja i magnetizma. 1802. Godine, italijanski pravnik [[Đan Domeniko Romanjozi]], skrenuo je namagnetisanu iglu elektrostatičkim naelektrisanjem. Zapravo, [[Galvanski element|galvanska]] struja nije postojala u instalaciji, te nije postojao ni elektromagnetizam. Izveštaj o otkriću je objavljen 1802. godine, u italijanskim novinama, ali je umnogome bio nipodaštavan od strane tadašnjeg društva naučnika.
[[Datoteka:Ørsted.jpg|thumb|left|140px|[[Hans Kristijan Ersted]]]]
 
Dok se pripremao za večernje predavanje 21. aprila 1820. Godinegodine [[Hans Kristijan Ersted]] je zapazio nešto zanimljivo. Dok je postavljao svoje materijale, primetio je da je igla na [[Kompas|kompasu]] odstupala od [[magnetni sever|magnetnog severa]] kada god bi uključio ili isključio baterijsku lampu koju je koristio. Odstupanje ga je ubedilo da magnetna polja zrače iz svih strana žice koja provodi električnu struju, baš kao svetlost i toplota i time je utvrdio direktnu vezu između naelektrisanja i magnetizma.
 
U vreme svog otkrića Orsted nije dao zadovoljavajuće objašnjenje ove pojave, a nije ni pokušao da prikaže fenomen u okvirima matamatikematematike. Međutim, tri meseca kasnije on je počeo podrobnija istraživanja. Ubzo nakon toga objavio je svoja otkrića dokazujući da električna struja stvara magnetno polje dok teče kroz provodnik. U [[CGS]] sistemu jedinica, jedinica za [[Elektromagnetska indukcija|magnetnu indukciju]] je dobila ime po njemu (oersted) kako bi njegov doprinos u polju elektromagnetizma bio obeležen.
 
Njegova otkrića dovela su do intenzivnih istraživanja [[elektrodinamike]] od strane naučničkog društva. Ona su uticala na francuskog fizičara [[Andre-Mari Amper]] da razvija matematičku formulu kojom bi definisao magnetne sile između provodnika koji prenose električnu struju. Orstedova otkrića takođe predstavljaju veliki korak napred ka objedinjenom iliti jedinstvenom poimanju energije. U [[CGS]] sistemu jedinica, jedinica za [[Elektromagnetska indukcija|magnetnu indukciju]] je dobila ime po njemu (oersted) kako bi njegov doprinos u polju elektromagnetizma bio obeležen.
 
=== Maksvel ===
[[Datoteka:AndreJames-marieclerk-ampere2maxwell3.jpg|thumb|140px|left|[[Andre-MariDžejms Klerk AmperMaksvel]]]]
 
Prvobitno, elektricitet i magnetizam su smatrani dvema različitim silama sve do objavljivanja publikacije [[Džejms Klerk Maksvel|Džejmsa Klarka Maksvela]] je [[1873]]. godine objavio publikaciju ''Rasprava o elekticitetu i magnetizmu 1873. godine'' u kojoj je dokazanodokazao da međusobno delovanje pozitivnih i negativnih naelektrisanja reguliše jedna sila. Postoje četiri glavna ishoda koji proizilaze iz ovih interakcija, a svaki od njih je jasno dokazan eksperimentima:
# Naelektrisane čestice privlače ili odbijaju jedna drugu silom koja je obrnuto srazmerna kvadratu rastojanja između njih: različita naelektrisanja se privlače, a ista se odbijaju.
# Magnetni polovi (iliti stanje polarizacije pojedinačnih tačaka) se privlače ili odbijaju na sličan način i uvek idu u paru: svaki severni pol je spojen sa južnim.
# Električna struja u provodniku stvara kružno magnetno polje oko istog, a njegov smer (u ili suprotno od smera kazaljke na satu) zavisi od struje.
# Struja je pobuđena u petlji provodnika kada se on pomera ka ili od magnetnog polja odnosno kada se magnet pomera ka ili od provodnika, a smer struje zavisi od tog kretanja.
 
Ovo objedinjavanje elektromagnetizma, koje su delimično reformulisali [[Oliver Hevisajd]] i [[Hajnrih Rudolf Herc|Hajnrik Herc]], predstavlja jedno od ključnih dostignuća XIX veka u oblasti [[Matematička fizika|matematičke fizike]]. Njegove posledice su bile dalekosežne, a jedna od njih je bila razumevanje prirode [[Svetlost|svetlosti]].
=== Klasična elektrodinamika ===
Naučnik [[Vilijam Gilbert]] je u svom delu [[De Magnete|Magnet]] 1600. godine izložio da su elektricitet i magnetizam, oba inače sposobna da uzrokuju privlačenje i odbijanje predmeta, različiti uticaji. Mornari su primetili da udari groma ometaju kompase, ali veza između groma i elektriciteta nije potvrđena sve do eksperimenata [[Bendžamin Frenklin|Bendžamina Frenklina]] 1752. godine. Jedan od prvih ljudi koji su otkrili i objavili vezu između veštački stvorene struje i magnetizma je [[Romanjozi]] koji je 1802. primetio da povezivanje provodnika preko [[Voltinog stuba]] remeti iglu u [[Kompas|kompasu]]. Međutm, korist ovog otkrića nije bila poznata do 1820. godine kada je Orsted izveo sličan eksperiment. Orstedov rad je uticao na Ampera da ovaj načini teoriju elektromagnetizma koja je potkrepljena matematičkom osnovom.
 
=== Ajnštajn ===
Teorija elektromagnetizma, poznata kao [[Klasičan elektromagnetizam|klasični elektromagnetizam]] je razvijena od strane mnoštva [[Fizičar|fizičara]] tokom XIX veka, a kulminirala je u radu [[Džejms Klerk Maksvel|Džejmsa Klarka Maksvela]] koji je ujedinio prethodna otkrića u jednu teoriju i koji je otkrio elektromagnetnu prirodu svetlosti. U klasičnom elektromagnetizmu, elektromagnetno polje je određeno nizom jednačina znanim kao [[Maksvelove jednačine]], a elektromagnetska sila Zakonom [[Lorencova sila|Lorencove sile]].
 
Jedna[[Klasični od osobina klasičnog elektromagnetizmaelektromagnetizam]] je to što ju jebilo teško uskladiti sa [[Klasična mehanika|klasičnom mehanikom]], dok je sa specijalnom relativnošću ubio potpunomu skladu. Prema Maksvelovim jednačinama, [[brzina svetlosti]] u vakuumu[[vakuum]]u je univerzalna konstanta i zavisi isključivo od [[magnetne permitivnosti]] i [[Magnetna permeabilnost|magnetne permeabilnosti]] [[BakumVakum|praznog prostora]]. Ovo se kosi sa [[Galilejeva relativnost|Galilejevom relativnosti]] - viševekovnim temeljem klasične mehanike. Jedan način usklađivanja dve teorije (elektromagnetizma i klasične mehanike) bio je pretpostavljanje postojanja [[Etar (fizika)|etra]] kroz koji se svetlost prenosi. Međutim, naknadni eksperimenti nisu uspeli da otkriju prisustvo etra. Nakon značajnih doprinosa [[Hendrik Anton Lorenc|Hendrika Lorenca]] i [[Anri Poenkare|Anrija Poenkarea]] [[1905]]. godine, [[Albert Ajnštajn]] je rešio problem sa uvođenjem [[Specijalna relativnost|specijalne relativnosti]] koja zamenjuje klasičnu kinematiku novom teorijom kinematike koja je usklađenausklađenom sa klasičnim elektromagnetizmom.
 
Uz to, [[teorija relativnosti]] prikazuje da se u pokretnim okvirima koordinatnog sistema magnetno polje transformiše u polje sa električnom komponentom koja nije nula i obrnuto; na taj način jasno pokazu je da postoje dve strane iste medalje pa samim tim i termina elektromagnetizma.
 
=== Fotoelektrični efekat ===
U drugom radu objavljenom iste godine, Albert Ajnštajn je uzdrmao temelje klasičnog elektromagnetizma. U svojoj teoriji [[Fotoelektrični efekat|fotoelektričnog efekta]] (za koju je dobio Nobelovu nagradu za fiziku), inspirisan ''kvantima'' [[Maks Plank|Maksa Planka]], on je pretpostavio da bi svetlost mogla da postoji u odvojenim čestičnim oblicima koji su kasnije nazvani fotonima. Ajnštajnova teorija fotoelektričnog efekta doprinela je novim uvidima u rešenje [[Ultraljubičaste katastrofe]] koju je opisao [[Maks Plank|Maksa Planka]] 1900. godine. U svom radu, Plank je pokazao da vreli predmeti emituju elektromagnetno zračenje u malim paketima (kvantima), što navodi na određenu ukupnu [[Energija|energiju]] koju zovemo ''zračenjem apsolutno crnog tela''. Oba ova rezultata su bila u potpunoj suprotnosti sa klasičnim poimanjem svetlosti kao kontinualnog talasa. Plankove i Ajnštajnove teorije su bile počeci [[Kvantna mehanika|kvantne mehanike]] koja je, kada je formulisana 1925, iziskivala pronalazak kvantne teorije elektromagnetizma. Ova teorija, znana kao [[kvantna elektrodinamika]] (QED), završena imeđu 1940-ih i 1950-ih i, u situacijama gde je teorija perturbacije primenjiva, je jedna od najtačnijih teorija u fizici.