Ханс кристиан эрстед основоположник электромагнетизма реферат
Обновлено: 05.07.2024
Открытие электромагнитных волн. Опыты Ганса Эрстеда. Роль Майкла Фарадея в изучении электромагнетизма. Уравнения Джеймса Максвелла. Материальность магнитного поля. Практическое применение электромагнетизма: синхрофазотроны, радиовещание, магнитотерапия.
Подобные документы
Теория электромагнетизма, записанная в виде системы уравнений электродинамики. Парадоксальность физической модели процесса распространения электромагнитных волн. Приложение результата классической теории поля к системе уравнений электродинамики Максвелла.
статья, добавлен 28.02.2016
Краткая биография Д. Максвелла и открытие им явления вихревого электрического поля. Ток смещения и уравнение Максвелла для электромагнитного поля. Значение теории Максвелла для понимания всех явлений электромагнетизма, её практическое применение.
реферат, добавлен 15.10.2012
Альтернативный подход к решению проблемы единого поля электромагнетизма и гравитации в рамках классической теории Максвелла, вместо общей теории относительности Эйнштейна. Векторные уравнения единого поля. Закон сохранения энергии в едином поле.
статья, добавлен 23.11.2018
Основные экспериментальные законы электромагнетизма. Закон сохранения электрического заряда. Открытие Ханса Христиана Эрстеда. Электронная теория Х. Лоренца и Г. Ома. Теория поля Д. Максвелла. Основные понятия и принципы электромагнитной картины мира.
презентация, добавлен 22.03.2014
История открытия электромагнитной индукции. Исследование явлений электромагнетизма Хансом Кристианом Эрстедом. Опыты Майкла Фарадея, создание первой модели электродвигателя. Примеры использования явления электромагнитной индукции в современном мире.
презентация, добавлен 16.12.2015
Формирование физико-математических принципов аксиоматического построения уравнений реального электромагнитного поля в концепции корпускулярно-полевого дуализма электромагнитных характеристик материи. Основы полевой теории классического электромагнетизма.
статья, добавлен 24.11.2018
Ознакомление с общим видом единого уравнения электромагнитного поля. Определение единого уравнения электромагнетизма, которое объединяет независимые системы Максвелла. Рассмотрение результатов уравнения Эйнштейна. Анализ векторов оператора Лапласа.
статья, добавлен 06.01.2017
Жизнь и деятельность Фарадея – выдающегося английского физика, основоположника современной электродинамики, открывшего закон электромагнитной индукции, автора ряда фундаментальных работ в области электромагнетизма. Значение его научных трудов и открытий.
реферат, добавлен 30.04.2009
Рассмотрение биографии жизни, личностного и научного становления английского физика Майкла Фарадея. Исследования в области электромагнетизма. Открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции, формулировка закона. Научные эксперименты с электричеством.
реферат, добавлен 13.04.2015
Зависимость векторного поля от радиуса при заданной дивергенции поля. Электрическое и магнитное поля в вакууме. Заряды и токи. Закон сохранения заряда, первое уравнение непрерывности. Четыре уравнения Максвелла для вакуума и в веществе, закон Гаусса.
Ханс Кристиан Эрстед (дат. Hans Christian Ørsted, 1777-1851) – великий датский физик, прославившийся на ниве исследования явлений электромагнетизма. Ему удалось правильно объяснить возникновение электродвижущей силы при условии разных температур на концах спаянных проводников, что породило возникновение понятия термоэлектричество.
Ханс Кристиан Эрстед (Hans Christian Ørsted)
Детство и юность
Ханс Кристиан Эрстед родился 14 августа 1777 года в городе Рюдкобинг, расположенном на датском острове Лангеланд. Его отец работал обыкновенным аптекарем и звезд с неба не хватал, поэтому семья жила небогато. Родители не могли позволить дать своим детям хорошее образование, поэтому Хансу вместе с братом приходилось получать отрывочные знания, которые им преподавали добросердечные соседи – местный пастор, парикмахер, студент и даже землемер. В результате у будущего физика сложились обобщенные представления о немецком и датском языке, литературе, истории, геологии и других науках.
Чтобы прокормить семью, Ханс с 12 лет стал помогать отцу в аптеке. В этот период жизни он всерьез увлекся медициной и осознал свою тягу к науке. Для подготовки к поступлению в университет, Эрстед выезжает в Копенгаген, где в течение года усиленно штудирует литературу, необходимую для сдачи экзамена. Вскоре в столицу переехал и брат для изучения юриспруденции.
Первые шаги в науке
В то же время его не покидало желание преподавать в университете, поэтому Ханс подрядится читать лекции на протяжении нескольких недель без всякой оплаты. В 1806 году в жизни ученого случилось знаменательное событие – к степени доктора философии добавилось звание профессора физики. Теперь он мог на законных основаниях преподавать физику, химию и философию.
Дания в то время находилась на периферии научного мира, и чтобы пополнить запас знаний Эрстед добивается командировки в Германию и Францию, где ученый с интересом слушал лекции своих коллег. В это время он приходит к многозначному выводу о связи всего со всем. Пытливый ум Эрстеда взбудоражили мысли немецкого философа Иоганна Фихте о возможности изучения физических явлений, используя для этого поэзию и даже мифологию. Также огромное влияние на мировоззрение Ханса оказал философ Фридрих Вильгельм Шеллинг с его идеей взаимосвязи и взаимообусловленности.
Опыты в области электромагнетизма
В феврале 1820 года во время чтения лекции студентам ученый показывал нагревание проволоки с помощью электричества. Поблизости от нее случайно находился компас. Один из студентов подсказал профессору, что его стрелка реагирует на замыкание/размыкание электрической цепи, поворачиваясь в разные стороны. Ханс сразу заявил, что в присутствии аудитории произошло великое открытие, которого ждали два десятилетия с момента создания первого источника электротока Вольтой.
В 1820 году Ханс Кристиан Эрстед совершил свое главное открытие — теоретическое обоснование существования электромагнитных волн. Этому способствовал эксперимент с нагревом проволоки электричеством от Вольтова столба
Через несколько месяцев Эрстед повторил этот эксперимент, используя более мощные источники тока. В результате он смог сделать вывод, что магнитный эффект электричества обладает круговым движением вокруг него. Причина такого явления связана с наличием перпендикулярной силы, которая возникает между проволокой и магнитом. Обнаруженный факт никак не стыковался с утвердившимися со времен Ньютона представлениями о действии и противодействии.
Опыт Эрстеда со стрелкой демонстрируется в видео.
Кроме того, Ханс изучал влияние на стрелку проводников, выполненных из различных материалов. В качестве образцов использовалось золото, свинец, латунь, серебро и ряд других металлов. По итогам эксперимента удалось установить наличие магнитных свойств даже у тех материалов, в которых ранее они не отмечались. Получалось, что они приобретали их только после того, как через них был пропущен электрический ток.
Затем физик начал экранировать стрелку от провода другими материалами, обладающими разными свойствами – деревом, смолой, глиной, камнями и всегда стрелка продолжала отклоняться, т.е. экранирования не происходило. Эффект наблюдался даже помещения стрелки в резервуар с водой. Все это позволило сделать вывод, что подобной передачи действия сквозь различные материалы не было у обычного электричества. Открытие ученого позволило создать чувствительный и эффективный индикатор электротока, а в 1820 году немецкий физик Иоганн Швейггер сконструировал мультипликатор.
Мультипликатор Швейггера — первый в мире гальванометр. Был продемонстрирован в университете Галле 16 сентября 1820 года
Все свои эксперименты и их результаты Эрстед изложил в небольших мемуарах, занявших всего несколько страниц. Он направил их многим авторитетным ученым, настаивая на вихревом характере магнитных явлений. Благодаря этому открытию Ханс получил огромную известность, его приняли в свои ряды многие Академии наук. Все это позволило ученому создать на родине общество, поощрявшее научные разработки.
В 1822 году Эрстед независимо от Жана Батиста Фурье объяснил термоэлектрический эффект, который связан с возникновением электродвижущего потенциала в спаянных разнородных проводниках при условии изменения температуры. Сегодня является общепризнанным факт открытия термоэлектричества немецким ученым Томасом Иоганом Зеебеком, но не стоит забывать, что, проводя свои опыты, он изучал магнитное поле Земли и в этом видел природу описанного явления. Однако Ханс Эрстед выступил с отдельным докладом на заседании Французской академии наук и уверенно заявил, что в основе описанного коллегой явления лежит электричество. Поэтому датчанин предложил использовать более подходящий термин термоэлектричество, который и укоренился в науке.
Сегодня электромагнетизм нашел широкое применение в различных отраслях науки и производства. В промышленности это явление используется при создании магнитных линз, поездов на магнитной подушке, для записи информации и во многих других сферах.
Поезд на магнитной подушке (маглев, магнитоплан) использует электромагнетизм для левитации и обходится без колёс! Благодаря отсутствую трения между поездом и полотном, скорость магнитоплана может превышать 600 км/ч
Другие изобретения
Объясняя возникновение вихревых движений, возникающих в результате электрического конфликта, Эрстед пришел к убеждению, что они связаны с группой явлений, получивших название поляризация света. В сфере его интересов были жидкости и газы, чью упругость он изучал экспериментально. Ученому удалось сконструировать пьезометр – специальное устройство для измерения объема элементов, находящихся под воздействием гидростатического давления. Сегодня прибор используется для получения точных сведений об объемной упругости веществ, а также изучения фазовых переходов и других физико-химических процессов.
В то время пьезометр внешне был обычным сосудом, заполненным подвергавшейся изучению жидкостью, который погружался открытым концом в ртуть, расположенную на дне резервуара высокого давления. В процессе увеличения давления надо ртутью она начинала перемещаться в сосуд с изучаемой жидкостью. Величина подъема ртути, которая зависела от давления и степени сжимаемости жидкости определялась при рассмотрении в стеклянном пьезометре.
Ханс Эрстед проводил огромную просветительскую работу. Он стоял у истоков общества по распространению естествознания, с 1829 года в течение многих лет возглавлял политехническую школу в Копенгагене. В 1830 году ученый был избран почетным членом Петербургской академии наук.
Ханс Эрстед ушел из жизни 9 марта 1851 года. Похороны ученого проходили ночью. Попрощаться с ним пришло огромное число людей, среди которых были представители королевской семьи, коллеги, чиновники. В своей стране он стал национальным героем, чья личность была известна каждому датчанину. Многие воспринимали уход из жизни великого физика как личную потерю и благодарили его за то, что он смог приоткрыть некоторые тайны нашего мира.
ГОСТ
Ханс Кристиан Эрстед ($1777 —1851$) —датский учёный, физик, исследователь явлений электромагнетизма.
Биография
Эрстед родился в маленьком городке, в Дании, $14$ августа, $1777$ года.
Его отец Сорен Кристиан Эрстед был фармацевтом.
Ханс и его младший брат Андерс обучались с помощью сочетания домашнего обучения и частных репетиторов. Помимо всего прочего, преподаватели учили братьев свободно говорить на немецком языке. Андерс в один прекрасный день стал премьер-министром Дании.
Эрстед заинтересовался химией в возрасте $12$ лет после того, как он начал помогать отцу в его аптеке. В возрасте $16$ лет он сдал вступительные экзамены в Университете Копенгагена. Там он изучал фармакологию, и окончил обучение в $1796$ году в возрасте $19$ лет. Ханс получил докторскую степень в $1799$ году за диссертацию на основе трудов Иммануила Канта.
В $1800$ году Алессандро Вольта изобрел гальваническую батарею, которая вдохновила Эрстеда подумать о природе электричества и провести свои первые электрические эксперименты. Между $1800$ и $1803$ годами, он посетил Германию, Францию и Голландию, где читал свои лекции. Там он познакомился со многими известными физиками и математиками, которые имели большое влияние на него.
В немецком городе Йене, Эрстед познакомился и подружился с немецким физиком Иоганном Вильгельмом Риттером. Они разделяли общий интерес к электроэнергии. Риттер был также в восторге от философии Шеллинга, лежащей в основе гармонии природы; в частности, он был убежден, что электричество и магнетизм тесно связаны между собой.
Вернувшись, домой в $1806$ году, Эрстед стал профессором Копенгагенского университета. Он фактически является основателем кафедры физики в Университете Копенгагена. Университет принимает активное участие в дальнейшем развитии его работы.
В $1812$ и $1813$ годах Эрстед второй раз поехал в Германию, Бельгию и Францию.
Готовые работы на аналогичную тему
После своего возвращения он женился на Бриджит Балама. Их семейная жизнь была гармоничной и очень счастливой. У них было пять дочерей и три сына.
С $1815$ года и до самой своей смерти он был секретарем Королевской датской академией наук.
В $1822$ году Эрстед был избран иностранным членом Королевской шведской академией наук.
Ханс Кристиан Эрстед умер в возрасте $73$ лет, $9$ марта $1851$ года в Копенгагене после непродолжительной болезни. На его похоронах присутствовали все ведущие государственные и частные деятели датской столицы.
Научные достижения
Во время вечерней лекции в апреле $1820$ года Эрстед обнаружил экспериментальные доказательства взаимосвязи между электричеством и магнетизмом. При подготовке эксперимента для одной из его групп, он обнаружил нечто, что удивило его. В то время ученые пытались найти связь между электричеством и магнитами, но терпели неудачи.
В этом эксперименте электрический ток проходил через провод, и игла магнитного компаса начинала двигаться. В течение следующих нескольких месяцев Эрстед провел больше экспериментов, и пришел к выводу, что электрический ток создает магнитное поле. Это было рождение электромагнетизма.
Открытие электромагнетизма в $1820$ году сразу же было отмечено как эпохальный прогресс, но Эрстед оставил дальнейшую работу над электромагнетизмом другим ученым. В $1932$ году физической единице напряженности магнитного поля было присвоено имя Эрстед.
Эрстед (Э) в системе СГС является единицей напряженности магнитного поля.
В $1819$ году Ханс открыл пиперин, химическое соединение, которое обладает сильным, резким ароматом черного перца. В $1825$ году Эрстед внес значительный вклад в химию, впервые получив алюминий.
Ханс Кристиан Э́рстед (датск. Hans Christian Ørsted , 1777—1851) — датский учёный, физик, исследователь электромагнетизма.
Содержание
Ранние годы
Родился 14 августа 1777 г. в маленьком городке Рудкёбинге, расположенном на датском острове Лангеланн. Его отец был аптекарем, денег в семье не водилось. Начальное образование братьям Хансу Кристиану и Андерсу пришлось получать где придётся: городской парикмахер учил их немецкому; его жена — датскому; пастор маленькой церквушки научил их правилам грамматики, познакомил с историей и литературой; землемер научил сложению и вычитанию, а заезжий студент впервые рассказал им о свойствах минералов.
С 12 лет Ханс помогает своему отцу в аптеке. Здесь он заинтересовывается естественными науками и решает поступать в университет.
Учеба в Копенгагенском университете
Университет в столице Дании Копенгагене был основан ещё в 1478 г., но общеобразовательная культура его весьма низка. Достаточно сказать, что с начала XVIII века кафедра физики в нём была ликвидирована с той целью, чтобы усилить курс богословия.
В 1794 г. (17 лет) Эрстед в качестве абитуриента выезжает в Копенгаген и целый год готовится к экзаменам, которые затем успешно выдерживает. Его брат последовал за ним в Копенгаген и изучал там юриспруденцию. Сохранились воспоминания современников о том, как братья, держась за руки, долгими днями гуляли по зелёным лужайкам университетских дворов или сидели на ступенях старинных зданий или в гулких аудиториях, отрешённые, с горящими глазами. Оба были больны наукой…
Выпускник-фармацевт устраивается временным управляющим одной из модных столичных аптек, но сильное желание преподавательской деятельности приводит его к должности адъюнкта (лицо, занимающее младшую ученую должность в академиях и в вузах; помощник академика или профессора.) при университете. Ему поручается чтение двух лекций в неделю без оплаты труда. Следовательно, он должен был продолжать работать в аптеке. Эта работа хоть и отвлекала от науки, но позволяла использовать оборудование аптеки в качестве исследовательской лаборатории.
В 1804 г. Эрстед возвращается в Данию. Но с работой в университете у него не все было ладно. Он не мог рассчитывать на государственную оплачиваемую должность. Однако после того как Эрстеду было поручено ведать коллекцией физических и химических приборов, принадлежащих королю (встречается также утверждение, что король подарит университету Копенгагена эту коллекцию в 1815 году; впрочем, одно другому не противоречит), он решается читать частные лекции по физике и химии.
История открытия
Собственно, история открытия, совершенного зимой 1819—1820 учебного года (в одних источниках — 15 февраля, в других — ещё в декабре) включает в себя два варианта событий, но обо всём по порядку:
Эрстед на лекции в университете демонстрировал нагрев проволоки электричеством от вольтова столба, для чего составил электрическую, или, как тогда говорили, гальваническую цепь. На демонстрационном столе находился морской компас, поверх стеклянной крышки которого проходил один из проводов. Вдруг кто-то из студентов (здесь показания свидетелей расходятся — говорят, это был аспирант, а то и вовсе университетский швейцар) случайно заметил, что когда Эрстед замкнул цепь, магнитная стрелка компаса отклонилась в сторону. Однако существует мнение, что Эрстед заметил отклонение стрелки сам.
В пользу стороннего наблюдателя говорит то, что, во-первых, сам Эрстед был занят манипуляциями скручивания проводов, да и к тому же вряд ли бы он, сотни раз проводивший такой опыт, стал живо интересоваться его ходом.
Однако предыдущие исследования Эрстеда и его увлечённость концепцией Шеллинга говорят об обратном. В некоторых источниках даже указывается, что Эрстед якобы всюду носил с собой магнит, чтобы непрерывно думать о связи магнетизма и электричества. Это представляется мне ложью, призванной упрочить позицию Эрстеда как первооткрывателя. В самом деле, если был так озабочен проблемой, почему не попытался раньше целенаправленно поставить опыт с электрической цепью и компасом? Ведь компас — одно из наиболее очевидных практических использований магнита. Тем не менее, нельзя отрицать, что над проблемой связи электричества и магнетизма он задумывался, как впрочем, и над проблемами связи других явлений, между которыми никакой связи не было (напомню, он был приверженцем концепции Шеллинга). Так или иначе, открытие было сделано.
Дальше начались вообще чудеса. Экспериментатор решает проверить действие проводников из различных металлов на стрелку. Для этого берутся проволоки из платины, золота, серебра, латуни, свинца, железа. И о чудо! Металлы, которые никогда не обнаруживали магнитных свойств, становились как бы магнитными, когда через них протекал электрический ток.
Когда соединительную проволоку Эрстед ставил вертикально, то магнитная стрелка совсем не указывала на неё, а располагалась как бы по диаметру окружности с центром по оси проволоки. Исследователь предложил считать действие проволоки с током ВИХРЕВЫМ, так как именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра.
Публикации и признание
Опыты Эрстеда ставили науку в затруднительное положение. Из экспериментов следовало, что сила, действующая между магнитным полюсом и током в проводнике, направлена не по соединяющей их прямой, а по нормали к этой прямой, т. е. перпендикулярно. Этот факт подвергал сомнению всю ньютонианскую систему построения мира. Это почувствовали переводчики, переводившие на французский, итальянский, немецкий и английский языки латинский текст датского учёного. Зачастую, сделав буквальный перевод, представлявшийся им неясным, они приводили в примечаниях латинский оригинал.
После своего открытия Эрстед стал всемирно признанным учёным. Он был избран членом многих наиболее авторитетных научных обществ: Лондонского Королевского общества и Парижской Академии. Англичане присудили ему медаль за научные достижения, а из Франции он получил премию в 3000 золотых франков, когда-то назначенную Наполеоном для авторов самых крупных открытий в области электричества. Однако он не стал почивать на лаврах и продолжил заниматься наукой — в 1822-23 независимо от Ж. Фурье открыл термоэлектрический эффект и создал первый термоэлемент. Изучал сжимаемость и упругость жидкостей и газов, изобрёл пьезометр (устройство, служащее для измерения изменения объёма веществ под воздействием гидростатического давления), пытался обнаружить электрические эффекты под действием звука. Занимался также молекулярной физикой, в частности, изучал отклонения от закона Бойля — Мариотта.
Эрстед обладал не только научным, но и педагогическим талантом, вёл просветительскую деятельность: в 1824 создал Общество по распространению естествознания, в 1829 стал директором организованной по его инициативе Политехнической школы в Копенгагене. Умер Эрстед в Копенгагене 9 марта 1851. Его хоронили как национального героя.
Читайте также: