Lịch sử Điện từ học (Phần 10)

1850 - 1869

Khi cuộc cách mạng công nghiệp đặt ra nhu cầu có những nguồn năng lượng và ánh sáng tốt hơn vào giữa thế kỉ 19, các nhà phát minh và doanh nghiệp đã lao động vất vả để cung cấp chúng. Năm 1853, công ti Alliance được thành lập ở Paris và bắt đầu sản suất máy phát điện phát triển dần trong năm. Năm 1858, ánh chói của ngọn hải đăng điện đầu tiên chiếu sáng các vách đá Dover ở nước Anh, nhờ một cỗ máy “magneto điện” chạy bằng hơi nước và đèn hồ quang cải tiến.

alt

Đột phá lớn nhất trong lĩnh vực điện học ứng dụng trong thời kì này đến từ Zénobe-Théophile Gramme. Chàng kĩ sư điện người Bỉ đã phát minh ra một cỗ máy ngày nay gọi là dynamo Gramme. Mẫu của ông là một máy phát ra dòng điện liên tục, thực tiễn với, như nó hóa ra như vậy, một chuyển động quay bất ngờ: Khi các dây dẫn của cỗ máy bị nối không chính xác trong lần trình diễn, máy phát bắt đầu chạy “ngược” – giống như một động cơ điện, biến đổi cơ năng thành dòng điện và rồi chuyển chúng trở lại thành cơ năng. Mặc dù cỗ máy của Gramme không phải là độn cơ điện đầu tiên từng được chế tạo, nhưng nó là chiếc máy đầu tiên có tầm quan trọng thương mại, giúp đưa châu Âu và nước Mĩ tiến xa khỏi sức ngựa và động cơ hơi nước và tiến gần hơn đến việc sử dụng rộng rãi năng lượng điện.

Giữ một vai trò quan trọng trong sự phát triển của cáp điện báo là một nhà khoa học tài ba tên là William Thomson. Ông đã tự ghi danh mình vào lịch sử bởi việc phát triển một thang đo nhiệt độ tuyệt đối, và bắt đầu vào giữa thập niên 1850 đưa bản thân ông vào nghiên cứu cáp điện báo, trở thành giám đốc của Công ti Điện báo Đại Tây Dương. Ông đã lắp đặt thành công đường cáp xuyên đại dương, giành danh hiệu ngài Kelvin cho những nỗ lực của mình. Thomson còn có những đóng góp quan trọng khác cho công nghệ, trong đó có công trình nghiên cứu đặt nền tảng cho lí thuyết dao động điện, hình thành nên cơ sở của điện báo không dây.

Ba năm sau đường cáp xuyên đại dương đầu tiên, đường điện báo xuyên lục địa đầu tiên đã được hoàn thành ở nước Mĩ, nối từ Omaha, Nebraska, tới Carson City, Nevada. Công nghệ đó, phát triển song hành với đường sắt, giữ vai trò quan trọng trong cuộc Nội chiến, làm thay đổi diện mạo của báo giới, khuyến khích khai hoang miền tây và xếp xó dịch vụ đưa tin bằng ngựa thồ cỗ xưa.

alt

Trí tuệ khoa học lỗi lạc của những năm tháng này là người Scotland James Clerk Maxwell, thường được nhiều người xem là nhà vật lí vĩ đại nhất của thế kỉ 19. Trong những năm tháng này, trí tuệ phi thường của ông đã sáng tạo ra công trình quan trọng nhất của nó. Áp dụng tài năng toán học của ông cho các kết quả của Faraday về điện và từ, Maxwell đã thiết lập chừng 20 phương trình về điện động lực học. Được nhà vật lí Oliver Heaviside cô đọng lại thành bốn phương trình sau khi Maxwell qua đời, “hệ phát triển Maxwell” được xem là một trong những thành tựu khoa học vĩ đại nhất của thế kỉ này. Mặc dù phải mất nhiều năm để những người đương thời của Maxwell nhận ra cái thần của các phương trình đó, nhưng chúng đã đặt nền tảng cho lí thuyết tương đối của Albert Einstein bốn thập kỉ sau này.

Qua nghiên cứu của ông về các phương trình, Maxwell nhận ra rằng sóng điện từ truyền đi ở tốc độ khoảng bằng như ánh sáng; do đó ánh sáng bản thân nó cấu thành từ sóng điện từ. Ông còn chứng minh qua chúng rằng lực điện và lực từ là hai khía cạnh bổ sung cho nhau của lực điện từ.

Xem lại Phần 9

1850 - 1869
1850	Nhà khoa học Ireland-Scotland William Thomson (huân tước Kelvin) đưa ra khái niệm sự nhiễm từ và độ từ thẩm.
1850	Bác sĩ người Pháp Guillaume Benjamin Armand Duchene công bố thông tin về nghiên cứu lâu năm của ông về cơ mặt và sự biểu hiện cảm xúc của chúng, khám phá thực hiện từ việc áp dụng kích thích điện trực tiếp hoặc thông qua da.
1851	William Thomson (huân tước Kelvin) công bố lí thuyết tổng quát của ông về nhiệt điện.
1852	Edward Sabine, nhà thiên văn người Anh, phát hiện ra một mối tươn quan giữa chu kì vết đen Mặt trời và hoạt động từ trường trên Trái đất.
1853	William Thomson (huân tước Kelvin) thu được công thức cho năng lượng từ và phát triển một lí thuyết của mạch RLC.
1853	Nghiên cứu của nhà vật lí Đức Hermann von Helmholtz với điện và mô cơ đưa ông đến chỗ công bố “Một số định luật về sự phân bố dòng điện trong vật dẫn với các ứng dụng cho các thí nghiệm trên điện động vật”. Công trình này có một luận chứng toán học của cái ngày nay gọi là định lí Thévenin về mạch điện.
1853	Công ti Alliance được thành lập ở Paris là một nhà sản suất máy phát điện, ban đầu có xu hướng phục vụ cho các nhà nghiên cứu tiến hành công việc trong ngành điện hóa học.
1855	Nhà vật lí Scotland James Clerk Maxwell viết bài luận đầu tiên của ông liên quan đến điện học, Về các đường sức của Faraday, trong đó ông liên hệ khái hiện đường sức của Faraday với dòng chất lỏng và sử dụng toán học giải tích để suy ra các phương trình cho hiện tượng điện và từ.
1856	Các nhà vật lí Đức Wilhelm Weber và Rudolf Kohlrausch đo được tỉ số của các đơn vị tĩnh điện với điện từ và nhận thấy đại lượng đó tương tự giá trị của tốc độ ánh sáng được chấp nhận vào thời đó.
1857	Nhà vật lí Gustav Kirchhoff triển khai thêm công trình của những người đồng bào Weber và Kohlrausch, chứng minh được tín hiệu điện từ có thể truyền đi trên các dây dẫn tốt ở tốc độ của ánh sáng.
1858	Julius Plücker, nhà vật lí và toán học người Đức, phát hiện thấy lực từ có thể bẻ cong chùm tia cathode.
1858	Đường cáp điện báo xuyên đại dương được lắp đặt thành công xuyên đáy đại dương, mặc dù nỗ lực trước đó đã thất bại. Chỉ sau sáu tuần, đường truyền mới lắp đặt đã ngừng hoạt động.
1858	Hệ thống chiếu sáng hồ quang thực tiễn đầu tiên được lắp đặt ở mộ ngọn hải đăng ở nước Anh.
1859	Nhà vật lí Pháp Gaston Planté chế tạo ra pin sạc đầu tiên từ hai tấm chì cuộn thành một hình trụ, nhúng trong dung dịch acid sulfuric loãng, và sau đó tích điện.
1861	James Clerk Maxwell công bố bài báo của ông Về các đường sức vật chất, trong đó ông trình bày về các đường sức theo các thuật ngữ cơ học.
1861	Đường điện báo xuyên lục địa đầu tiên được hoàn thành ở nước Mĩ.
1861	Giáo sư vật lí người Đức Johann Philipp Reis mô tả trong một bài giảng một dụng cụ điện do ông chế tạo ông đặt tên là cái điện thoại. Tuy nhiên, phát minh của Reis không thể tái tạo hiệu quả đa số âm thanh, trong đó có giọng nói con người, và chưa hề được ông đăng kí bằng phát minh hoặc phát triển thêm.
1864	Ủy ban các tiêu chuẩn điện của Hội Liên hiệp Anh vì sự tiến bộ của khoa học hoàn thành một bản báo cáo định nghĩa các đơn vị của lực điện động và điện trở trên cơ sở mili mét, gram và giây (hệ mgs). Chưa đầy 10 năm sau đó, Hội đã đề nghị chuyển sang hệ centi mét, gram và giây (cgs).
1864	Toàn bộ tập phát triển điện từ của James Clerk Maxwell xuất hiện trong bài báo của ông Về một lí thuyết động lực học của Trường điện từ.
1866	Kĩ sư người Pháp Georges Leclanché phát minh ra pin khô mang tên ông và tiếp tục được sử dụng rộng rãi, dẫu cho ngày nay ở dạng có cải tiến một chút.
1867	Nhà vật lí Đan Mạch Ludwig Lorenz phát triển độc lập một lí thuyết điện từ của ánh sáng và chỉ ra rằng các phương trình Maxwell có thể suy ra từ các thế vector và thế vô hướng của ông, mặc dù ông không tán thành với niềm tin của Maxwell rằng ether là một môi trường cần thiết cho sự truyền ánh sáng.
1869	Zénobe-Théophile Gramme, một kĩ sư điện sinh ở Bỉ, phát minh ra một máy phát điện dòng liên tục thực tiễn gọi là dyanmo Gramme, vài năm sau đó người ta tình cờ phát hiện nó có thể chạy ngượcgiống như một động cơ điện.