Недавно я рассказывал о γ-фазе оксида железа (III). Это определённая кристаллическая решётка, которая имеет большое значение для индустрии записи и хранения информации.
В конце своего рассказа я упомянул, что электричество и магнетизм — это очень интересные темы, о которых можно рассказывать просто и понятно. И я хочу воспользоваться этой возможностью, чтобы поделиться с вами некоторыми интересными фактами из истории этих наук.
Создать карусельДобавьте описание
В древние времена, ещё в античности, появилось слово «электричество». Один греческий философ, чьё имя Фалес Милетский, заметил, что если потереть янтарь, то он начнёт притягивать мелкие предметы. Янтарь был недешёвым камнем, который привозили в Грецию с Балтийского моря, то есть с другой стороны Европы.
Древние греки называли янтарь «электрон». У дочери этого философа была прялка, сделанная из электрона. Когда я рассказываю об этом, некоторые люди удивляются и говорят, что это просто невероятно, как философы в Древней Греции могли быть настолько продвинутыми в науке.
Также в древности были знакомы с магнетизмом. Например, знаменитый магдебургский бургомистр Оттон Гелика проводил различные физические опыты на своей работе. Он создал первую электрическую машину, которая представляла собой шар из окаменевшей смолы.
Слово за слово, были открыты электрический ток и источники тока. Так началась история электричества и магнетизма, которая продолжается и по сей день.
Помните, вольтов столб был первым электрическим элементом. Он состоял из медных и цинковых пластин, расположенных друг за другом.
Из-за разности потенциалов между медью и цинком у них разное сродство к электрону. Так получался источник тока, и по проводникам начинали течь токи.
Люди узнали о магнитном поле проводника благодаря магнитным стрелкам. Китайцы были особенно хороши в изучении этого явления, ведь их страна расположена рядом с магнитным полюсом, который тогда находился на канадском арктическом архипелаге.
Чтобы определить направление на магнитный полюс, необходимо было учесть магнитное отклонение в данной местности. Этот опыт передавался из поколения в поколение людьми, жившими на этой земле. Вот такая история.
Долгое время считалось, что электричество и магнетизм — это совершенно разные явления, не имеющие между собой ничего общего. Это убеждение сохранялось до тех пор, пока не была разработана специальная теория относительности.
Специальная теория относительности даёт объяснение этому явлению, основываясь на уравнениях Максвелла. В этих уравнениях существует волновое решение, описывающее, с какой скоростью распространяется электромагнитная волна. Эта скорость зависит от особенностей взаимодействия между магнитным и электрическим полями.
Поскольку скорость распространения электромагнитных волн не зависит от системы отсчёта, можно утверждать, что она будет одинаковой как на плывущей лодке, так и на земле. Однако скорость летящего мяча будет различаться в зависимости от того, где он находится: на лодке мяч движется относительно неё, а на суше к его скорости прибавляется скорость лодки.
В случае с электромагнитными волнами нельзя представить, что их скорость может увеличиваться, как в случае с мячом, который мы бросаем. Это связано с тем, что время для нас, неподвижных наблюдателей, протекает медленнее, когда мы рассматриваем движущуюся систему отсчёта. В нашей системе время для них течёт медленнее, поэтому может сбиваться последовательность событий в одной точке.
Отсюда следует, что при уменьшении времени также уменьшается и длина. Например, опыт Ампера демонстрирует, что два проводника в одном магнитном поле притягиваются друг к другу, а в другом — отталкиваются.
С точки зрения специальной теории относительности, положительно заряженные атомные остатки – это атомы без внешней электронной оболочки. В таких атомах электроны, которые обычно располагаются на внешней оболочке, не нужны, и они отталкиваются от атома. В результате электроны перемещаются по кристаллу металла подобно бездомным собакам.
Когда электроны движутся под воздействием электрического поля, они создают магнитное поле. Это происходит потому, что плотность электронов на единицу длины становится больше, чем у неподвижных положительных зарядов. Проводник притягивается к другому проводнику, так как в нём становится больше электронов.
Итак, магнитное поле появляется благодаря движению электронов. А если быть точнее, то движение потоков электронов навстречу друг другу делает их «короткими», то есть более плотными. В результате в каждом потоке становится больше отрицательных зарядов, чем положительных, и они начинают отталкиваться друг от друга.
Есть ещё одна загадка, таинственная тайна — тайна земного магнетизма. Почему у Земли есть магнитное поле?
Этот вопрос весьма непростой, и на него нельзя дать однозначный ответ. Однако можно предположить, что ядро Земли состоит из особого вещества, возможно, представляющего собой смесь железа с другими металлами.
В центре нашей планеты находится источник тепла, который приводит в движение и само ядро. Часть ядра, находящаяся в жидком состоянии, вращается вместе с ним, образуя своеобразный шар из расплавленного металла. В этом шаре могут происходить релятивистские явления, которые, в свою очередь, влияют на магнитное поле Земли.
Внутренняя часть слоя, который ближе к ядру Земли, вращается с той же угловой скоростью, что и внешняя часть, но линейная скорость там меньше.
Получается, что плотность электронов там меньше, чем снаружи. Возможно, именно с этим связано появление магнитного поля Земли.
Если вы хотите узнать больше о физике и её применении, подписывайтесь на меня в социальных сетях. Там я тоже рассказываю о сложных вещах простым языком.
Всего доброго!