في عام 1819، لاحظ الباحث المعروف باسم هانز كريستيان أورستد كيف يمكن انحراف إبرة مغناطيسية بواسطة تأثير التيار الكهربائي. كانت الإبرة المغناطيسية عبارة عن تركيبة من مغناطيس على شكل إبرة. كانت هذه التجربة معروفة باسم تجربة أورستيد وكشف عن وجود علاقة بين الكهرباء والمغناطيسية. حتى هذا الوقت كانا عنصرين مختلفين بالإضافة إلى الجاذبية والكهرباء.
سنخبرك في هذه المقالة بما تتكون تجربة Oersted وما هي خصائصها وانعكاساتها.
أصل تجربة أورستيد
يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه في ذلك الوقت ، لم تكن التكنولوجيا الحالية موجودة للتمكن من إجراء البحوث والبيانات في المنهج العلمي. تجربة أورستد وذكر أن هناك علاقة بين الكهرباء والمغناطيسية. تم تطوير القوانين التي تصف التفاعلات المغناطيسية مع الكهرباء رياضيًا بواسطة André Marie Ampère الذي كان مسؤولًا عن دراسة القوى الموجودة بين الكابلات التي يتم من خلالها تداول التيارات الكهربائية.
نشأ كل شيء بفضل التشابه الموجود بين المغناطيسية والكهرباء. هذا القياس هو الذي تسبب في إجراء بحث في العلاقة الموجودة بينهما ويمكن أن يفسر الخصائص المشتركة. المحاولات الأولى للتحقيق في العلاقة المحتملة بين الشحنات الكهربائية للمغناطيس لم تعطِ الكثير من النتائج. ما أظهروه هو أنه من خلال وضع الأشياء المشحونة كهربائيًا بالقرب من المغناطيس ، بينهم قوة واحدة. هذه القوة ذات جاذبية عالمية مثل تلك الموجودة بين أي جسم مشحون بالكهرباء وجسم محايد. في هذه الحالة ، الكائن هو المغناطيس.
يجذب المغناطيس والجسم المشحون كهربائيًا ولكن لا يمكن توجيههما. يشير هذا إلى عدم وجود تفاعل مغناطيسي بينهما. إذا كان الأمر كذلك ، إذا كانوا يرشدون. أجرى أورستد أول تجربة أظهرت مساعدة العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية. بالفعل في العام توقع 1813 أنه قد تكون هناك علاقة بين الاثنين ولكن كان ذلك في عام 1820 عندما تحقق منها.
لقد حدث ذلك أثناء تحضيره لدرس الفيزياء في جامعة كوبنهاجن. في هذه الدورة، تمكن من التحقق من أنه إذا حرك بوصلة بالقرب من كابل يحمل تيارًا كهربائيًا، فإن إبرة البوصلة تميل إلى توجيه نفسها بحيث تكون عمودية على اتجاه الكابل.
الملامح الرئيسية
الفرق الأساسي بين تجربة أورستيد والمحاولات السابقة الأخرى التي أسفرت عن نتائج سلبية هو أنه في تجربة الملف والتيار، تكون الشحنات المتفاعلة مع المغناطيس في حالة حركة. ضع في اعتبارك أن هذه الحقيقة كانت قادرة على معرفة نتيجة تجربة أورستد حيث ذكر أن كان كل التيار الكهربائي قادرًا على تكوين مجال مغناطيسي. كان أمبير عالمًا استخدم مفهوم العلاقة بين الكهرباء والمغناطيسية للتوصل إلى تفسير لكل هذا. وبفضل تصميمه، تمكن من وضع تفسير يوفر حلاً لسلوك المغناطيسية الطبيعية، وكان قادرًا على صياغة جميع التطورات رسميًا من الناحية الرياضية.
مساهمات تجربة Oersted
إن اكتشاف أن كل تيار كهربائي قادر على إنتاج مجال مغناطيسي يمكن أن يفتح العديد من آفاق البحث في المغناطيسية وعلاقتها بالكهرباء. ومن بين كل هذه المسارات المفتوحة، حدثت تطورات مثمرة للغاية، والتي قمنا بتطويرها إلى النقاط التالية:
- ال التحديد الكمي للمجال المغناطيسي الناتج عن أنواع مختلفة من التيارات الكهربائية. تمت الإجابة على هذه النقطة بسبب الحاجة إلى إنتاج مجالات مغناطيسية ذات كثافة وترتيب لخطوطها يمكن التحكم فيها. وبهذه الطريقة ، كان من الممكن التعامل مع فوائد المغناطيس الطبيعي وكان من الممكن إنشاء مغناطيسات صناعية أخرى مع عملية أكثر كفاءة.
- استخدام القوى الموجودة بين التيارات الكهربائية والمغناطيس. بفضل معرفة هذه الظاهرة ، أصبح من الممكن استخدام أدوات مختلفة لبناء محركات كهربائية ، والتي تستخدم لقياس شدة التيار والتطبيقات الأخرى. على سبيل المثال ، يتم استخدام الميزان الإلكتروني في العديد من المجالات اليوم. تم بناء الميزان الإلكتروني بفضل استخدام القوى الموجودة بين التيارات الكهربائية والمغناطيس.
- شرح المغناطيسية الطبيعية. بفضل استخدام تجربة Oersted ، كان من الممكن بناء المعرفة المتراكمة خلال هذا الوقت على البنية الداخلية للمادة. تم أيضًا تسليط الضوء على حقيقة أن أي تيار قادر على توليد مجال مغناطيسي في جواره. نتيجة لذلك ، من المعروف أن جميع السلوكيات قادرة على الاستفادة منه.
- إن التأثير المتبادل الذي يمكن أن يظهر في تجربة Oersted قد خدم الحصول الصناعي على التيار الكهربائي واستخداماته من قبل غالبية السكان. يعتمد هذا الاستخدام على الحصول على تيار كهربائي من مجال مغناطيسي.
افكار اخيرة
سنقوم ببعض التفكير في تجربة Oersted وما هي مساهماتها في عالم العلوم. نحن نعلم أن السلك مكون من شحنة موجبة وسالبة. كلتا المهمتين متوازنتان مع بعضهما البعض بحيث الشحنة الكلية هي صفر؛ نحن نتصور الكابل المكون من صفين متوازيين طويلين. إذا قمنا بتحريك الكابل ككل، وتحرك كلا الصفّين إلى الأمام، فلن يحدث شيء. ومع ذلك، إذا تم تمرير تيار كهربائي، يتقدم الخط وينتج مجال يحرف الإبرة المغناطيسية.
ومن هذا يمكننا أن نستنتج أن ما ينتج المجال ليس حركة الشحنات، بل الحركة النسبية لشحنات إحدى الإشارات بالنسبة إلى الأخرى. التفسير وراء تحرك الإبرة هو أن التيار في السلك ينتج مجالًا مغناطيسيًا تدخل خطوطه من أحد طرفيه وتخرج من الطرف الآخر. وهكذا تتحرك الإبرة متبعة المجال المغناطيسي.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن تجربة Oersted وإسهاماتها في عالم العلوم.