Acum, după articolul anterior despre câmpuri de forţă, înţelegem despre clasificarea interacţiunilor cam cât înţelegeau fizicienii în jurul anului 1800. Par să existe trei tipuri fundamental diferite de interacțiuni: gravitaţională, electrică şi magnetică. Multe tipuri de interacţiuni care par, la o privire superficială, să fie distincte, precum capacitatea de a se lipi, interacţiunile chimice ori energia pe care un arcaş o stochează într-un arc - sunt toate acelaşi lucru: manifestări ale interacţiunilor electrice dintre atomi.
Există vreo modalitate de a scurtă lista şi mai mult? Şansele par mici la început. De exemplu, descoperim că dacă frecăm o bucată de piele de o bucată de cauciuc, pielea nu atrage ori respinge magneţii. Pielea are un câmp electric, iar magnetul are un câmp magnetic. Cele două sunt complet separate şi nu par să se afecteze reciproc. De asemenea, putem testa dacă magnetizarea unei bucăţi de fier îi schimbă greutatea. Greutatea nu pare să se schimbe cu o cantitate pe care să o putem măsura, aşa că magnetismul şi gravitaţia pare să nu fie relaţionate.
În 1820 fizicianul danez Hans Christian Oersted a ţinut o prelegere la Universitatea Copenhaga, acesta vrând să prezinte studenţilor ultimele descoperiri în materie de cercetare fundamentală. Acesta a generat un curent într-un fir prin scurtcircuitarea unei baterii şi a ţinut firul lângă o busolă magnetică. Ideea era să demonstreze cum se poate căuta o legătură nedescoperită între electricitate (curentul electric din fir) şi magnetism. Nimeni nu ştie cât ar trebui să credem din această legendă, dar aceasta spune că prin experiment se dorea să arate că nu există nicio influenţă a curentului asupra busolei; numai că atunci când firul a ajuns lângă busolă, acul busolei s-a mişcat!
1. Când circuitul este deschis, nu există curent în fir, iar magnetul este neafectat. Acesta indică în direcţia câmpului magnetic al Pământului.
2. Când circuitul este închis, curentul electric se deplasează prin fir. Firul are o puternică influenţă asupra magnetului, care se aşează aproape perpendicular pe fir. Dacă ar putea fi eliminat câmpul magnetic terestru, acul busolei ar fi perfect perpendicular pe fir; aceasta este direcţia câmpului magnetic al firului.
Acest tip de experiment mai fusese realizat înainte, dar doar cu electricitatea statică. De exemplu, fuseseră folosite baterii agăţate, care erau libere să se rotească în câmpul magnetic al Pământului, deci nu s-a identificat niciun efect; cum bateria nu era conectată la un circuit electric, nu era niciun curent în fir. În cazul experimentului lui Oersted circuitul era închis, nu deschis, cum încercaseră alţi experimentatori în trecut, iar asta era diferenţa esenţială.
Oersted a ajuns la concluzia că magnetismul era rezultatul interacţiunii dintre sarcinile aflate în mişcare şi alte sarcini în mişcare ori, în alte cuvinte, între un curent electric şi un altul. Un magnet permanent, a înţeles el, conţine curenţi la scară microscopică care pur şi simplu nu pot fi măsuraţi cu un ampermetru. Astăzi această înţelegere a lucrurilor pare naturală, căci noi suntem obişnuiţi să vedem atomul drept un mic sistem solar, cu electronii orbitând în jurul nucleului atomic. Aşa cum se poate vedea în imaginea de mai jos, o bucată magnetizată de fier este diferită de o bucată nemagnetizată, pentru că atomii din bucata nemagnetizată au orientări diverse, pe când în bucata magnetizată aceştia sunt parţial organizaţi, indicând într-o anumită direcţie.
1. atomi într-un material nemagnetizat
2. atomi într-un material magnetizat
Imaginea de mai jos ilustrează un exemplu simplu şi nu foarte practic. Dacă încerci să-l pui în practică folosind un tub vidat, ca cel al unui televizor or al monitorului unui calculator, curentul nu va avea intensitatea necesară pentru a produce un efect vizibil.
O metodă mult mai practică este să ţii un magnet lângă ecran. Încă avem interacţiuni între sarcini aflate în mişcare, dar electronii din atomii magnetului joacă rolul sarcinilor în mişcare din imaginea de mai sus. Atenţie: dacă vrei să încerci asta, fii sigur că monitorul are un buton de demagnetizare! Altfel se posibil să-ţi distrugi monitorul.
— ••• —
Acest articol este parte din cartea "Fizica conceptuală" de Benjamin Crowell
CUPRINS
6.2. a. Electromagnetismul. Cum s-a descoperit influenţa curentului electric asupra unui magnet
