Elektromagnetismens historia

Elektromagnetism är ett fysikområde som involverar studiet av den elektromagnetiska kraften, en typ av fysisk interaktion som uppstår mellan elektriskt laddade partiklar. Den elektromagnetiska kraften producerar vanligtvis elektromagnetiska fält, såsom elektriska fält, magnetfält och ljus. Den elektromagnetiska kraften är en av de fyra grundläggande växelverkningarna (vanligen kallade krafter) i naturen. De andra tre grundläggande interaktionerna är den starka interaktionen, den svaga interaktionen och gravitationen.

Fram till 1820 var den enda kända magnetismen järnmagneter och "lodstenar", naturliga magneter av järnrik malm. Man trodde att jordens insida magnetiserades på samma sätt, och forskare blev mycket förbryllade när de fann att kompassnålens riktning på någon plats sakta skiftades, årtionde för årtionde, vilket tyder på en långsam variation av jordens magnetfält.

Edmond Halleys teorier

Hur kan en järnmagnet producera sådana förändringar? Edmond Halley (komet-berömmelse) föreslog genialt att jorden innehöll ett antal sfäriska skal, en inuti den andra, var och en magnetiserad på olika sätt, var och en långsamt roterande i förhållande till de andra.

Hans Christian Oersted: Elektromagnetism-experiment

Hans Christian Oersted var professor i vetenskap vid Köpenhamns universitet. 1820 arrangerade han i sitt hem en vetenskapsdemonstration för vänner och studenter. Han planerade att demonstrera uppvärmningen av en tråd med en elektrisk ström, och också att utföra demonstrationer av magnetism, för vilka han tillhandahöll en kompassnål monterad på en träställare.

När han utförde sin elektriska demonstration noterade Oersted till sin förvåning att varje gång den elektriska strömmen slås på rörde kompassnålen. Han tystade och avslutade demonstrationerna, men under månaderna som följde arbetade han hårt och försökte vara vettigt ur det nya fenomenet.

Oersted kunde dock inte förklara varför. Nålen attraherades varken mot tråden eller drevs inte bort från den. Istället tenderade den att stå i vinkel. Till slut publicerade han sina resultat utan någon förklaring.

Andre Marie Ampere och elektromagnetism

Andre Marie Ampere i Frankrike ansåg att om en ström i en tråd utövar en magnetisk kraft på en kompassnål, borde två sådana ledningar också interagera magnetiskt. I en serie geniala experiment visade Andre Marie Ampere att denna interaktion var enkel och grundläggande: parallella (raka) strömmar lockar, anti-parallella strömmar avvisar. Kraften mellan två långa raka parallella strömmar var omvänt proportionell mot avståndet mellan dem och proportionell mot intensiteten hos strömmen som strömmar i varje.

Det fanns således två slags krafter associerade med el-elektrisk och magnetisk. År 1864 demonstrerade James Clerk Maxwell en subtil koppling mellan de två krafttyperna och oväntat involverade ljusets hastighet. Från denna anslutning spratt tanken om att ljus var ett elektriskt fenomen, upptäckten av radiovågor, relativitetsteorin och mycket fysik i dag.