Elektromagnetismo

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo
Likvaĵo, kiu enhavas etajn magnetajn partiklojn, amasiĝas ĉe la polusoj de potenca magneto
Fulmoj estas grandaj elektraj fluoj
Elektraj kampolinioj kreitaj de du ŝargoj

Elektromagnetismo estas tiu parto de fiziko, kiu okupiĝas pri la elektra kaj magneta kampoj kaj ĝiaj efikoj al ŝargaj partikloj.

La lorenca forto estas la elektromagneta forto, kiu interagas inter du elektraj ŝargaj partikloj. La ĝeneralaj ekvacioj, kiuj regas elektromagnetismon estas la ekvacioj de Maxwell, en kiuj aperas la lumrapido en vakuo:

 c_0=2,99792458 \times 10^8 m/s \ .

Historio[redakti | redakti fonton]

Kun elektromagnetajn fenomenojn oni ekkonatiĝis jam dum pratempo, per observado de fulmojn. La historio de la teorio de elektromagnetismo havas longan historion, de pratempo ĝis la nuna tago. Ekde la antikva epoko, la tuta mondo eksciis pri elektromagnetaj ondoj. Ĉina antikva epoko ĉirkaŭ 400 aK la majstroj de la valo de la diablo en la libro "La libro de magnetismo", (鬼谷 子) skribas: La magneto altiras la feron aŭ fero venas al ĝii. [1] Kaj ĉirkaŭ la jaro 1200, ĉinaj navigistoj uzis la elektromagnetan fenomenon per kompaso..[2]

Verkoj de William Gilbert kaj Benjamin Franklin[redakti | redakti fonton]

William Gilbert, en la jaro 1600, en sia verko De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure (Pri magnetoj, magnetaj korpoj kaj tera magneta kampo)[3] evidentigis la malsimilecojn inter la elektra kaj la magneta kampo. La influo de tiu eseo longe malrapidigis progreson en la esplorado de elektromagnetismo. Gilbert simple rimarkis, ke elektraj proprecoj ŝajnas foriĝi ju pli la temperaturo grandiĝas, kvankam magnetaj proprecoj ne malaperas tiel. En la sama verko Gilbert supozis, ke Tero mem ja estas granda magneto, kio ebligas kompasoj ĉiam indiki la nordan direkton.

Gilbert estis la unua, kiu uzis la grekan vorton ήλεκτρον (elektron), indikanta materialo kun elektrostatikaj proprecoj, por priparoli elektron.[4]

Benjamin Franklin ĉirkaŭ la jaro 1750 esploradis elektrostatikon. Multaj tiamaj fizikistoj ekkonatiĝis kaj interesiĝis pri elektro, danke al liaj eksperimentoj pri fulmoj kaj iliaj proprecoj.[5] Franklin publikigis hipotezon, laŭ kiu elektrajn proprecojn kaŭzis iu elektra likvaĵo per sia abundo aŭ malabundo en materialoj. Kvankam malĝusta, lia teorio komencis la ĝisnunan kutimon uzi la simbolojn + kaj - por priskribi elektrajn ŝarĝojn.[6]

Verkoj de Charles-Augustin de Coulomb kaj Carl Friedrich Gauss[redakti | redakti fonton]

En la jaro 1785, Charles de Coulomb verkis tri memuarojn pri elektro kaj magnetismo,[7] en kiu li raportis, ke la forto inter du elektraj ŝargoj estas simila al la gravito, kaj ke la forto estas inverse proporcia al la kvadrato de la rekta distanco inter la partikloj, la ŝargo de ili estas proporcia al iliaj densecoj de elektra fluidaĵo. La vektora formulado de la kulomba leĝo laŭ la internacia sistemo de unuoj estas:

\vec \mathbf{F}_{12} =  q_1 \vec \mathbf{E}_{2} = \frac {1} {4 \pi \epsilon_0} {q_1 q_2 \over r^2} 
\, \mathbf{\hat{r}}_{21} \ ,

kie

\vec \mathbf F_{12} estas la elektra forto inter la partiklo 1 kaj la partiklo 2,
 \vec \mathbf E_{2} estas la elektra kampo de la partikulo 2, en la loko de la partiklo 1,
q1 et q2 estas la respektivaj elektraj ŝargoj de la partikloj 1 et 2,
 r =|\vec \mathbf r_1 - \vec \mathbf r_2| estas la distanco inter la partikloj 1 kaj 2, t.e.
 \mathbf{\hat{r}}_{21} \ \stackrel{\mathrm{def}}{=}\  \frac{\vec \mathbf{r}_1 - \vec \mathbf{r}_2}{\vert \vec \mathbf{r}_1 - \vec \mathbf{r}_2\vert} estas vektoro indikanta la direkton de la forto suferita de partiklo 1 fare de partiklo 2, kaj
 \frac {1}{4 \pi \epsilon_o} =  8.988 \times 10^{9} \,  [\frac{N m^2}{C^2}] estas elektra konstanto, foje nomata kulomba konstanto.

John Carl Friedrich Gauss, matematikisto kaj sciencisto, en la jaro 1813, formulis la teoremon pri la inversa kvadrata leĝo de kampoj,[8] kaj deduktis sia gaŭsan leĝon, kiu poste estas konsiderata kiel aparta kazo de la nuna nomita teoremo de Stokes. [9] Aplikante la gaŭsan leĝon oni deduktas la kulomban leĝon, kaj per la diverĝenca teoremo (foje ankaŭ nomita gaŭsa teoremo) oni obtenas la gaŭsan elektrostatikan formulon sub la diferenciala formo de hodiaŭ:

\nabla \cdot \vec \mathbf{E} = \rho/\epsilon_o \, ,

kie  \nabla estas la diverĝenco,  \rho estas la loka denso de elektra ŝargo ĉirkaŭ la konsiderita punkto, se estas pluraj elektre ŝargitaj partikloj en iu volumeno, sekve ke \vec \mathbf E estas la rezulta elektra kampo kreita de tiuj partikloj.

Referencoj[redakti | redakti fonton]

  1. Li Shu-hua, “Origine de la Boussole 11. Aimant et Boussole,” (Origino de la kompaso)Isis, Vol. 45, No. 2. (Iul., 1954), p. 175. (france)
  2. Ekz. en:Compass verko de Zhu Yu, Pingzhou Table Talks (Pingzhou Ke Tan), je ano 1117 skribitas: "The navigator knows the geography, he watches the stars at night, watches the sun at day; when it is dark and cloudy, he watches the compass." (La navigisto konas geografion, observas la stelojn nokte, kaj la sunon tage; kiam malhelas kaj nubas, li rigardas la kompason). (angle)
  3. Vidu "De Magnete" kaj memorfeston pri la 400-a datreveno de tiu verko far David J. Sterna"400 Years of "De Magnete": Commemorating the 400th anniversary of "De Magnete" by William Gilbert of Colchester," Granda magneto, la Tero.(angle)
  4. La termino "elektro" kaj lia greka origino elektrono estas priskribitaj en paĝoj 31-33 "Notes on the De Magnete of D. William Gilbert," (Notoj pri De Magnete) skribitaj de Silvano P. Thompson kaj aliaj, Londono je 1901, kaj en "On the Magnet by William Gilbert,"' verkita de Derek J. Price (Novi Eboraci: Basic Books, 1958) denove produktita (angle).
  5. "Eksperimentoj kaj Observoj pri Elektro farita ĉe Filadelfio en Usono, de Benjamin Franklin, LLD kaj FRS", F. Newbery Londono, M.DCC.LXXIV "vidu ankaŭ memuaron "400 jaroj de Benjamin Franklin kaj fulmoŝirmilo" skribitan de E . Philip Krider.
  6. Hence have arisen some new terms among us: we say B,(and bodies like circumstanced) is electrified positively; A, negatively. Or rather, B. is electrified plus; A, minus. (Sekve ŝprucis novaj terminoj inter ni, ni diros B (kaj korpoj ŝajnantaj) estas elektrizita pozitive; A negative. Aŭ prefereble B estas elektrizita plus; A, minus. En unu el aliaj leteroj de Benjamin Franklin senditaj al Petro Collinson: letero 2 de Benjamin Franklin, Esq.; Filadelfio al Peter Collinson, Esq.; F. R. S. Londono, 1747.
  7. C.-A. Kulombo, "Unua Memuaro pri Elektro kaj Magnetismo," Historio de la Reĝa Akademio de Sciencoj, 569-577, 1785 "Dua Memuaro pri Elektro kaj Magnetismo," Historio de la Reĝa Akademio de Sciencoj, 578-611, 1785 "Tria Memuaro pri Elektro kaj Magnetismo," Historio de la Reĝa Akademio de Sciencoj, 612-638, 1785. Vidu ankoraŭ "Kolekto da artikoloj rilataj al fiziko,...volumo I, Memuaroj de Kulombo" p. 146, kie Kulombo konkudis: Que l'action, soit répulsive, soit attractive de deux globes électrisés et, par conséquent, de deux molécules électriques, est en raison composée des densités du fluide électrique des deux molécules électrisées et inverse du carré des distances (Ke ago , aŭ forpuŝa, aŭ altira de du elektrizita globoj kaj, sekve, de du elektraj molekuloj, estas proporcia al la densecoj de la elektra fluidaĵo en la elektrizitaj molekuloj kaj inverse proporcia al la kvadrato de la distanco). (france)
  8. Carl Friedrich Gauss, "Teorio de altiro de homogenaj sferaj korpoj, je marto 1813, en Werk Sammlung Mathematische longeque distantem, ABHANDLUNGEN Bando Bd. 5, paĝoj pp 3-24 en Universitaetsbibliothek Goettingen - Digitalisierungszentrum (germane)
  9. La "teoremo de Stokes" estis fakte trovita de William Thomson; vidu ankaŭ paĝojn en:Stokes'theorem kaj eo: Teoremo de Stokes.

Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]