Lịch sử Điện từ học (Phần 7)

1820 - 1829

Một cách tình cờ sau bước chân của nhà triết học Italy Gian Domenico Romagnosi, Hans Christian Ørsted trở thành nhà khoa học thứ hai phát hiện ra mối tương quan của điện và từ. Tháng 4 năm 1820, nhà vật lí và hóa học người Đan Mạch theo thuật lại đã có một bài giảng về điện khi ông chú ý thấy kim của một la bàn gần đó tự sắp nó vuông góc với một dây dẫn mang dòng điện. Nghiên cứu sau đó của ông không đưa đến tận cùng của cái ông đã nhìn thấy, nhưng ông sớm công bố khám phá của ông trước thế giới, lần này đã hiểu được tầm quan trọng của nó. Thật vậy, tin tức của Ørsted đã gây ra một cơn chấn động trong cộng đồng khoa học, cho ra đời lĩnh vực điện từ học và đặt nền tảng cho đột phá mang tính lịch sử của Michael Faraday và James Clerk Maxwell sau này trong cùng thế kỉ.

alt

Ngay sau báo cáo của Ørsted, các nhà khoa họ lao vào khảo sát những hàm ý của nó. Các thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Pháp – trong đó có André-Marie Ampère, François Arago, Siméon-Denis Poisson và Jean-Baptiste Biot – đặc biệt hăng hái nhất. Ampère nhanh chóng đưa ra một lí thuyết chứng minh các dây dẫn song song mang dòng điện chạy cùng chiều hút lẫn nhau, còn các dây dẫn song song sẽ đẩy nhau nếu dòng điện của chúng chạy theo chiều ngược nhau. Sự hiểu biết sâu sắc của Ampère đã làm phát sinh lĩnh vực điện động lực học; và tên của ông, tất nhiên, đã được tên cho đơn vị ampe.

Arago quan sát thấy mạt sắt không bị từ hóa tạo thành một vòng tròn xung quanh một dây dẫn nếu nó mang dòng điện, nhưng không tạo ra vòng tròn đó khi dòng điện ngừng chạy. Biot, hợp tác với Félix Savart, đã thiết lập một định luật mang tên họ có thể tính được từ trường phát sinh bởi một dây dẫn mang dòng điện. Toàn bộ những thành tựu này xuất hiện chỉ trong vòng vài tháng sau khám phá của Ørsted..

Năm sau đó, một con người mà tên tuổi đã trở thành huyền thoại trong lĩnh vực đã đưa ra những dấu ấn đầu tiên của ông. Nhà hóa học người Anh Michael Faraday, do Humphry Davy bảo trợ, phát hiện thấy dòng điện có thể tạo ra chuyển động quay, đưa ông đến chế tạo động cơ điện nguyên bản đầu tiên. Faraday để nó cho những người khác phát triển thành cỗ máy ngày càng phức tạp hơn, nhưng trong những thập kỉ tiếp sau đó, ông đã có những đóng góp không gì sánh nổi cho lĩnh vực điện từ học đang sinh sôi phát triển.

Giữa thập niên 1820, kĩ sư người Anh William Sturgeon sáng chế ra nam châm điện thực tiễn đầu tiên, có thể chịu được 20 lần sức nặng của riêng nó. Các nam châm điện ngày càng phức tạp và mạnh mẽ giữ vai trò quan trọng trong nghiên cứu lẫn các ứng dụng thực tiễn chưa từng có từ trước đến giờ.

Khoảng thời gian Sturgeon đang phát triển nam châm của ông, nhà vật lí Đức Georg Simon Ohm chú ý thấy dòng điện tạo ra nhiệt. Nhiệt, ông ghi nhận, biểu thị sự cản trở đối với dòng điện. Từ đây ông suy ra rằng dòng điện biến thiên tỉ lệ trực tiếp với điện trở của dây. Ohm đã thiết lập một định luật biểu diễn mối quan hệ này giữa volt, ampe và điện trở là cơ sở của điện học. Cả định luật và đơn vị của điện trở mà ông mô tả đều được theo tên ông.

alt

1820 - 1829
1820	Nhà vật lí và hóa học Đan Mạch Hans Christian Ørsted lưu ý trong một trong nhưng bài giảng của ông rằng kim từ tính của một la bàn tự sắp vuông góc với một dây dẫn mang dòng điện. Không giống như khám phá của Gian Domenico Romagnosi về cùng mối liên hệ đó giữa điện và từ gần hai thập kỉ trước, công bố của Ørsted về sự kiện đã gởi cơn chấn động qua cộng đồng khoa học và dẫn đến một luồng gió thực nghiệm mới.
1820	Nhà toán học André-Marie Ampère, chỉ một tuần sau khám phá của Ørsted đã bắt đầu phát triển một lí thuyết nhằm giải thích hiện tượng và chứng minh rằng các dây dẫn song song với dòng điện chạy qua chúng hút lẫn nhau khi các dòng điện chạy cùng chiều, nhưng sẽ đẩy lẫn nhau nếu chúng chạy theo chiều ngược nhau.
1820	Xây dựng trên nghiên cứu của Ørsted, nhà vật lí Pháp François Arago tìm thấy mạt sắt không bị từ hóa tự định hướng theo một vòng tròn xung quanh một dây đồng có dòng điện chạy qua như thể nó là một nam châm, nhưng sẽ phân tán ra khi dòng điện mất đi.
1820	Nhà toán học và vật lí Đức Johann Schweigger chế tạo cái ông gọi là bộ nhân điện có thể khuếch đại đáng kể từ tính của một mạch điện. Bộ nhân Schweigger trở thành dụng cụ chính xác đầu tiên có khả năng phát hiện và đo những lượng rất nhỏ của điện, cuối cùng trở thành cái gọi là điện kế.
1820	Các nhà vật lí Pháp Jean-Baptiste Biot và Félix Savart thiết lập cái ngày nay gọi là định luật Biot-Savart, có thể dùng để tính từ trường ở một khoảng cách cho trước tính từ một dòng điện là nguồn gốc sinh ra trường.
1821	Michael Faraday, một người thợ đóng sách cũ học việc khoa học dưới trướng Humphry Davy, vẽ sơ đồ từ trường xung quanh một vật dẫn và lặp lại các thí nghiệm của Ørsted trong phòng thí nghiệm của ông ở Viện Hoàng gia. Ông phát hiện thấy dòng điện có thể tạo ra chuyển động quay, đưa ông đến chỗ chế tạo một trong những động cơ điện nguyên bản đầu tiên.
1822	Nhà vật lí Đức Thomas Johann Seebeck phát hiện thấy dòng điện chạy qua một mạch điện gồm những chất dẫn khác nhau nếu như có sự chênh lệch nhiệt độ giữa các chất. Hiệu ứng nhiệt điện này ngày nay gọi là hiệu ứng Seebeck.
1822	Peter Barlow, nhà toán học và kĩ sư người Anh, chứng minh được một phiên bản sơ khai của động cơ điện thường được gọi là bánh xe Barlow.
1822	André-Marie Ampère , nhà khoa học người Pháp, thiết lập định luật cơ bản của ông cho mối quan hệ giữa từ trường và dòng điện là nguồn gốc của nó, tương tự như định luật Biot-Savart nhưng có dạng thức phức tạp hơn sử dụng ngôn ngữ giải tích.
1824	Nhà khoa học Pháp Siméon-Denis Poisson đưa ra khái niệm thế từ vô hướng.
1824	Nhà khoa học và chính khách người Pháp François Arago phát hiện ra chuyển động quay từ tình, một kim từ tính lơ lửng trên một cái đĩa sẽ quay tròn khi cái đĩa quay tròn.
1825	Kĩ sư người Anh William Sturgeon phát triển và trưng bày nam châm điện thực tiễn đầu tiên, nó đủ mạnh để nâng được 20 lần trọng lượng riêng của nó.
1827	Trong bài báo của ông về từ học, Joseph Henry, giáo sư toán học người Mĩ, mô tả một vài thành tựu mà ông đã thực hiện để nam châm điện và các dụng cụ khác được sử dụng trong các cuộc thao diễn điện từ tạo ra những hiệu ứng nổi dễ thấy hơn.
1827	Nhà vật lí Đức Georg Simon Ohm xuất bản cuốn Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Thẩm tra mạch điện về mặt toán học). Chuyên luận có một lời giải thích của ông về các lí thuyết điện từ và có tất cả các thành phần của định luật Ohm.
1828	Nhà toán học và vật lí người Anh George Green mở rộng các phép tính điện và từ của Siméon-Denis Poisson, đưa ra thuật ngữ thế, và giải thích cái ngày nay gọi là định lí Green trong tác phẩm Bài giảng Ứng dụng phân tích toán học vào Lí thuyết điện và từ.
1828	Nhà côn trùng học người Mĩ Harrison Gray Dyar chế tạo một máy điện báo trong đó tín hiệu điện được ghi lại qua phương tiện hóa chất dạng một vết bẩn trên giấy quỳ ẩm gây ra bởi sự phân li của acid nitric.