THALES ( eKr), kreikkalainen filosofi

Esitys aiheesta: "THALES ( eKr), kreikkalainen filosofi"— Esityksen transkriptio:

1 THALES (624-547 eKr), kreikkalainen filosofi
Thales kiinnostui kehrääjien värttinöihin tarttuvista villakuiduista Havaitsi, että värttinässä olevilla meripihkakoristeilla oli outo puoleensavetävä voima. PETRUS PEREGRINUS (synt. n.1240) ranskalainen sotilasinsinööri Esitti vuonna 1269 magneettinapojen käsitteen. Peregrinus osoitti myös, ettei Pohjantähti vedä magneettia puoleensa WILLIAM GILBERT ( ), englantilainen opettaja, fyysikko ja lääkäri Teki tiettävästi ensimmäisiä systemaattisia kokeita sähköllä. Julkaisi tutkimustuloksensa teoksessaan De Magnete vuonna 1600. Esitti, että magneetin ympärille syntyy orbis virtutis, jota nykyään voitaisiin kutsua magneettikentäksi. STEPHEN GRAY ( ) Havaitsi sähkönjohtavuuden vuonna Roikotti ”varattua” ihmistä… Huomasi, että johdin on eristettävä, jos halutaan siirtää varaus kauas (jopa 800 … 900 ft) Osoitti, että kappaleen varaus ei ole verrannollinen kappaleen tilavuuteen vaan sen pinta-alaan. CHARLES DU FAY ( ), Ranskan kuninkaan upseeri ja Versaillesin puutarhojen yli-intendentti Teki systemaattisia kokeita Stephen Grayn tutkimuksien ja kokeiden pohjalta. Havaitsi, että on olemassa kahta eri tyyppistä sähköä. Nimesi sähköt lasi- ja lakkasähköksi. EWALD GEORG VON KLEINST ( ) Keksi ensimmäisen sähkönvarastointilaitteen eli alkeellisen kondensaattorin. Leydenin pullo PETER VAN MUSSCHENBROEK Julkaisi leydenin pulloa koskevan tiedon ennen Kleinstia – ja pääsi siten historiaan. Työskenteli Leydenin yliopistossa. Sekä Kleinst että Musschenbroek saivat komeat sähköiskut : ) BENJAMIN FRANKLIN ( ) Tuli tunnetuksi ukkosenjohdattimensa ansiosta. Salama ja leija! – Leydenin pullon varaaminen salamalla. Keksi selittää koetuloksia kahden erilaisen sähkön asemesta yhden sähkön avulla siten, että toinen laji sähköä oli sähköä itsessään ja toinen sen puutetta. Osoitti, että Leydenin pullon sisä- ja ulkoelektrodeilla on samansuuruiset varaukset mutta erimerkkiset. Franklin valitsi etumerkit siten, että + vastasi ns. lasisähköä ja - lakkasähköä.

2 FRANZ AEPINUS ( ) Tutustui Franklinin työhön ja tarkasteli voimavaikutusta matemaattisen etäisyyslain avulla. Aepinus esitti Frankliniä tarkentaen, että sähköisten kappaleiden välillä on poistovoima, sähköisten ja "tavallisten" kappaleiden välillä on vetovoima ja "tavallisten" kappaleiden välillä on poistovoima. Selitti myös sähköisen induktion eli influenssin. Oivalsi, että sähkön ja magnetismin lait ovat analogiset. CHARLES COULOMB ( ) Keksi sähköstatiikkaan matemaattisen voimalain. Coulomb joutui kehittämään heikkojen sähkö- ja magneettivoimien mittaamiseen sopivan herkän torsiovaa'an Coulombin mittaamat tulokset pitivät tarkasti yhtä teorian kanssa niin hän päätti julkaista tuloksensa. Coulomb määritti samassa kirjoituksessaan myös magneettisen poisto- ja vetovoimalain. KARL FRIEDRICH GAUSS ( ) Johti vuonna 1813 Gaussin lakina tunnetun yhteyden mielivaltaisessa tilavuudessa olevan kokonaisvarauksen ja sen pinnalla olevan sähkövoiman välille. Näin sähköisiä voimia pystyttiin laskemaan, kun minkä tahansa muotoisen johtavan kappaleen sähkövaraus tunnettiin. ALOISO LUIGI GALVANI ( ) Galvanin nimi on jäänyt elämään käsitteenä sanoissa galvaaninen sähkö ja galvanointi. Galvanin kohdalla voidaan puhua sattumien sarjasta, jotka lopulta johtivat sähköparin keksimiseen. Teki kokeita sammakonjaloilla. ALESSANDRO GIUSEPPE ANTONIO ANASTASIO VOLTA ( ) Osoitti, että sähkö syntyi sammakonreiden asemesta metallien välisessä kontaktissa. Keksi sähköparin ja sähköpareista koostuvan Voltan patsaan. Keksi, että metallit pystytään järjestämään jonoksi niiden liukenemispotentiaalin mukaan. Sähköparin jännite oli suurin, kun valittiin metallit sarjan ääripäistä. Sähköparin keksiminen oli erityisen merkittävä sähkötekniikan myöhemmän kehityksen kannalta, koska nyt voitiin kokeisiin saada ensimmäisen kerran jatkuvaa virtaa.

3 SÄHKÖN JA MAGNETISMIN YHTEYS
HANS CHRISTIAN ÖRSTED ( ) Selvitti kiistatta sähkön ja magnetismin välisen yhteyden vuonna 1820. Örsted teki ensimmäisen kokeen yhteyden todistamiseksi yleisön edessä Kööpenhaminassa pitämässään yleisöluennolla. JEAN-BAPTISTE BIOT ( ) ja FÉLIX SAVART ( ) SÄHKÖDYNAMIIKAN TEORIA ANDRÉ MARIE AMPÉRE ( ) Ampérea pidetään sähkömagnetismin isänä. Määritteli ensimmäisenä nykyään itsestään selvinä pidettävät jännitteen ja virran käsitteet. Virran yksiköksi ampeeri hyväksyttiin kansainvälisessä kokouksessa Pariisissa 1881. Johti myös sähkön ja magnetismin yhdistävät matemaattiset perusyhtälöt, joiden avulla Örstedin koe tuli tieteen piiriin. Ampéren tutkimuksien tuloksena syntyi 1827 suuresti arvostettu kirja Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques, uniquement déduite de l'expérience (Muistio sähkömagnetiikan ilmiöiden matemaattisesta teoriasta ainoastaan kokeellisesti pääteltynä), jota on kutsuttu sähködynamiikan Principiaksi Newtonin pääteokseen viitaten. Teoksessaan Ampère johti virran voimalait neljän kokeen ja yhden olettamuksen perusteella.

4 Keksi vuonna 1825 vahvistaa sähkömagneettia rautasydämellä.
WILLIAM STURGEON ( ) Keksi vuonna 1825 vahvistaa sähkömagneettia rautasydämellä. Sturgeon valmisti sähkömagneettinsa taivuttamalla 1 jalan pituisen rautatangon, jonka halkaisija oli 0.5 tuumaa, hevosenkengän muotoon. Tanko eristettiin lakalla ja sen ympärille käämittiin löyhästi 16 kierrosta paljasta kuparijohtoa. Se pystyi nostamaan 18 kertaa oman painonsa, mikä ylitti luonnosta tavatut magneetit moninkertaisesti JOSEPH HENRY ( ) Henry ei ollut varsinainen tiedemies, vaan enemmänkin käytännön insinööri. Henry sovelsi sähkömagneettia useisiin tarkoituksiin. Hän kehitti sähkösoittokellon sekä heilurimaisen sähkömoottorin. Henry keksi myös releen, jolla hän kytki mailin päästä soittokellon toimintaan. Hän teki myös kokeita muuntajalla GEORG SIMON OHM ( ) hän sai mitatuksi eri metalleille johtavuutta kuvaavat suhdeluvut Ohm sai uusia mittaussarjoja suorittamalla esitetyksi sähköpiireille kolme peruslakia: 1. Kappaleesta toiseen siirtyvän sähkön määrä on verrannollinen kappaleiden väliseen jännitteeseen. 2. Johtimesta häviävän sähkön määrä on verrannollinen johtimen pinta-alaan ja sen jännitteeseen. 3. Eri ainetta olevien kappaleiden kosketuksessa syntyy vakiojännite kosketuspinnan yli. J. P. JOULE Keksi l841, että johtimessa syntyvä lämpö on verrannollinen virran neliön ja vastuksen tuloon: "... otaksuin, että sähkövirran voimakkuuden lisäämisen vaikutus olisi neliöllinen, sillä on ilmeistä, että siinä tapauksessa resistanssi (tarkoittaa lämpöhäviötä) kasvaisi kahdesta syystä, sähkön määrän lisääntyessä tietyssä ajassa sekä sen nopeuden lisääntyessä. Tätä näkemystä tukevat kokeelliset havainnot.” DANIEL COLLADON (1802-l893), sveitsiläinen insinööri Colladon oli todella lähellä induktioilmiön keksimisessä --- hidasti sen keksimistä! Colladonin koe epäonnistui kuitenkin, koska Colladon oli liian varovainen ..hän lähti ilman kiirettä tutkimaan galvanometria odottaen näkevänsä siinä jatkuvan osoituksen. Mitään ei tietenkään näkynyt, koska virtaheilahdus oli jo ehtinyt vaimentua. Niinpä Colladon vakuuttui siitä, ettei induktioilmiötä ole olemassa. Tällainen hyvin dokumentoitu negatiivisen tuloksen antanut koe vakuutti muitakin tutkijoita niin, että ilmiön havaitseminen lykkääntyi jälleen.

5 MICHAEL FARADAY ( ) Faraday löysi induktion vuoden 1831 elokuun 29. päivän kokeissaan. Faraday oli löytänyt kolme menetelmää induktion synnyttämiseksi:  l. Muuttamalla lähellä olevassa kelassa kulkevaa virtaa.  2. Liikuttamalla magneettia, kun johdin on paikallaan. 3. Liikuttamalla johdinta kun magneetti tai toinen virtajohdin on paikallaan. Faradayn suurimpia teoreettisia keksintöjä oli kenttäkäsitteen luominen. Käsite sai ilmeisesti alkunsa niistä kuvioista, joita ferromagneettinen Faradayn häkki HEINRICH FRIEDRICH EMIL LENZ ( ) Lausui 1834 lain, jonka mukaisesti muuttuvan magneettikentän johdinsilmukkaan indusoima virta aiheuttaa magneettikentän muutosta vastustavan vuon. Induktiolain miinusmerkki Tutki myös energian häviötä yhdessä Joulen kanssa. Joskus Joulen lakia nimitetään Joulen-Lenzin laiksi FRANZ ERNST NEUMANN (1798-l895) Johti induktiolain matemaattisesti Ampèren peruslaeista ja Lenzin laista sekä muodosti yhtälön sähkömotoriselle voimalle. Toisessa julkaisussaan vuodelta 1847 Neumann toi keskinäisinduktanssin käsitteen, jonka kautta virtapiirit vaikuttavat toisiinsa. WILHELM WEBER (1804-l891) Wittenberg Göttingen Tarkisti induktiolain voimassaolon erittäin tarkoilla mittauksilla vuonna 1846. Weber pyrki myös sen ajan fysiikan suureen päämäärään: muodostamaan sähkön ja magnetismin yhtenäisteoriaa joka selittäisi kaiken sähköstatiikasta induktioon. Tähän tulokseen pääsi kuitenkin vasta James Clerk Maxwell 1860-luvulla. Ferromagnetismin käsite ja teoria vuonna 1871

6 JAMES CLERK MAXWELL (1831-1879)
Maxwellin esikuvina olivat Faraday ja Thomson (Kelvin). Tämän pohjalta syntyi vuonna 1856 Maxwellin ensimmäinen tärkeä kirjoitus sähkömagnetismista, On Faraday´s lines of force. Kirjoituksessaan Maxwell mallitti Faradayn teoriaa matemaattisessa muodossa saattoi lopulliseen matemaattiseen muotoon Faradayn luoman sähkö- ja magneettikenttäkäsitteen. Vasta neljännesvuosisata myöhemmin Maxwellin teorian todisti kokeellisesti oikeaksi saksalainen Hertz Nykyaikaiseen yksinkertaiseen vektorimuotoon teorian saattoi Oliver Heaviside Viisi vuotta myöhemmin, vuonna 1861, julkaistussa kirjoituksessaan On physical lines of force Maxwell määritteli sähkömagneettiset voimat käyttäen apuna mekaanista mallia Maxwellin mekaanisella mallilla voitiin johtaa myös uusia ilmiöitä. Tämän johdosta Maxwell keksi termin nimeltä siirrosvirta. Maxwellin lisätermin mukaan siis sähkökentän muuttuminen aiheutti magneettikenttää, kun Faradayn induktiolain mukaan magneettikentän muuttuminen aiheutti sähkökenttää. Maxwellin kolmas tärkeä kirjoitus A dynamical theory of the electromagnetic field valmistui vuonna 1864. Kirjoituksessa esitettiin täydellinen sähkömagneettinen teoria suunnilleen lopullisessa muodossaan. Koska Maxwell ei tuntenut nykyaikaista vektorilaskentaa, hän esitti yhtälöt vaivalloisessa komponenttimuodossa ja koko teorian kuvaamiseen tarvittiin 20 yhtälöä

7 WILLIAM THOMSON (myöhemmin Lordi Kelvin) Belfast-Netherhall, Skotlanti
Määritteli 17-vuotiaana Cambridgen opiskelijana sähkövuon käsitteen. Osoitti vuonna 1853, että kelaan, jonka induktanssi on L, ja kondensaattoriin, jonka kapasitanssi on C, varastoituneen energian lausekkeet ovat LI2/2 ja CU2/2. Määritteli magneettiset kenttävektorit, joita nykyään merkitään H ja B sekä permeabiliteetin m käsitteen. JOHN HENRY POYNTING ( ) Julkaisi vuonna 1884 kirjoituksen On the transfer of energy in the electro­magnetic fied, jossa hän ensimmäisenä esitti lausekkeen sähkömagneettiselle energialle. Keskeistä osaa näytteli energiavirtauksen tiheyttä kuvaava vektori, jota sittemmin on kutsuttu nimellä Poyntingin vektori. HEINRICH RUDOLF HERTZ ( ) Hertz opiskeli mm. Berliinin yliopistossa, jossa vaikuttivat kuuluisat fyysikot Kirchhoff ja Helmholtz. Hertz teki myöhemmin kokeellisia tutkimuksia sähköpurkauksista kaasuissa. Näihin tutkimuksiinsa perustuen Hertz keksi kipinävärähtelijän, jolla sähkömagneettisten aaltojen synnyttäminen tuli mahdolliseksi. keksi myös dipoliantennin Hertzin tutkimukset vuosina tekivät hänestä maailmankuulun ja hän kirjoitti tänä aikana yhdeksän julkaisua sähkömagneettisesta säteilystä. saksalainen Hertz todisti kokeellisesti oikeaksi Maxwellin teorian (mm. siirrosvirta!) OLIVER HEAVISIDE Muokkasi Maxwellin 20 yhtälöä 4 kauniiksi yhtälöksi. selvitti induktanssin vaikutuksen ja määritteli termin impedanssi ionosfääri vai heavisfääri? Hän oli ensimmäinen, joka käytti negatiivisen resistanssin käsitettä ja vektorilaskentaa, esitti ionosfäärin idean ja skin-efektin (virranahto) nimellä kulkevan ilmiön. Hän selvitti myös lennätinjohdon teorian ja sen, kuinka signaalin siirtoa voidaan parantaa induktanssikelojen avulla, millä oli tavattoman suuri taloudellinen merkitys. Itse hän ei kuitenkaan hyötynyt keksinnöstään taloudellisesti. Kaapelin pupinoinnista onkin myöhemmin sanottu, että "idea oli Heavisiden, suunnittelukaavat Campbellin ja kunnia sekä taloudellinen hyöty Pupinin".