Elektromanyetik kuramın tarihi
Elektromanyetik kuramın tarihi özellikle aydınlatma alanındaki atmosferik elektrik ile ilişkilendirilmiş eski ölçümlerle başlar. İnsanlar elektrik hakkında çok az bilgiye sahipti ve bilimsel olarak bu doğa olaylarını açıklayamıyorlardı.19. yüzyılda elektrik kuramının tarihi ve manyetizma kuramının tarihi kesişti. Elektriğin hareket halinde olduğu her yerde manyetizmanın varlığından da söz edilebileceği için elektriğin manyetizma ile birlikte ele alınması gerektiği çok açıktı. Manyetizma, manyetik indüksiyon düşüncesi geliştirilmeden tam olarak açıklanamadı. Elektrik, elektrik yük düşüncesi geliştirilmeden tam olarak açıklanmadı.
Eski ve klasik tarih
Statik elektriğin bilgisi en eski medeniyetlere dayanır, fakat milenyumda onun davranışını açıklamak için kuram olmaksızın statik elektrik çok az ilgi çekici ve gizemli olarak kaldı ve manyetizma ile kafalar karıştı. Eskiler ilginç özelliklere sahip ,kehribar (Şablon:Lang-grc-gre, elektron) ve manyetik demir filizi (Yunanca : Μάγνης λίθος, Magnes lithos, "manyetik taş , mıknatıs taşı") adındaki iki mineral tarafından bilgilendirilirlerdi. Kehribar sürünüldüğünü zaman hafif vücutları çeker; manyetik demir filizi demiri çekme gücüne sahip.
Manyetler ilk olarak doğal hallerinde bulundu; belli demir oksitleri dünyanın çeşitli yerlerinde keşfedildi, özellikle Küçük Asya içindeki Magnezyada. Bu demir oksitler resimde gösterildiği gibi küçük demir parçacıklarını çekme özelliğine sahipti
.
Amerikan astronotçusu olan John Carlos , Central Amerika’da bulunan ilk insanların yaptığı Olmec Hematit adındaki sanat eseri 1000 BC’den daha erken keşfedilmiş ve jeomanyetik mıknatıs taş pusulası olarak kullanılabilmiş olabileceği görüşünü destekliyor.Eğer bu doğruysa ,jeomanyetik taş pusulasının keşfinin bir milenyumdan çok daha öncesine dayanıyor.Carlos, Olmek’sin astrolojik ,falcılık gibi yönsel bir araç olarak benzer sanat eserleri kullanılmış olabileceği yönünde tahminler ileri sürdü. En eski Çin literatörü manyetizmaya referans olarak 4. yüzyıl BC’de Book of the Devil Valley Master adındaki kitapta; ‘mıknatıs taşı demirleri bir araya getirir veya mıknatıs taşını demire çeker.’ ifadesi yer alır.
Elektromanyetizmanın varlığının bilinmesinden çok öncesinde insanlar elektrikin etkilerinin varlığından haberdarlardı.Işık ve St.Elmos’un ateşi gibi diğer açıkça görülen şeyler eski zamanlarda biliniyordu fakat bu doğa olaylarının ortak bir orjinde olduğu tam olarak bilinmiyordu.Eski Mısırlılar elektrik balığı (örneğin;elektrik kedi balığı ) veya diğer hayvanlar (örneğin; elektrik yılan balığı ile etkileşim içine girdiklerinde şokun farkındalardı. İlk insanlar hayvanlarla temas halinde oldukları için hayvanlardan gelen şokları incelemek belirgindi.Eski Mısırlılar bu balıklara esip gürleyen balıklar anlamına gelen ifadeler kullanırlardı ve bu balıkların diğer balıkları koruma görevini üstlendikleri algısı vardı.Işığın ve elektriğin diğer kaynaklardan keşfinin nasıl olduğuna dair diğer bir olasılık ,15.yüzyıl öncesinde ışık ve torpil balığı için aynı Arapça kelimeyi kullanan Araplara dayandırılıyor. Milotos’un Thales’i 600 BC’lerde yazdığı yazıda kehribar gibi çeşitli maddelerin kürk ile sürtünmesi onların toz zerreleri ve diğer ışık objeleri ile etkileşim halinde olmalarına neden olduğunu belirtiyor.Thales statik elektriki olarak bilinen etkiler üzerine yazı yazdı.Yunanlıların da postların yeteri kadar uzun bir süre kehribar üzerinde sürtüldüğü takdirde , elektrik kıvılcımının elde edilebileceğinin mümkün olduğuna dair notlar mevcut.
Elektrik olgusu daha sonra tekrar Roman ve Arap doğa bilimciler be fizikçiler tarafından göz ininde bulunduruldu. Pliny the Elder ve Scribonius Largus gibi çeşitli eski yazılarda torbido ışıkları ve yayın balığından tespit edilen elektrik şoklarının etkileri açıklanıldı.Eskiler şokları iletken objeler boyunca ilerleyen şey olarak görürlerdi. Damla hastalığı veya baş ağrısı hastalıkları gibi sıkıntıları olan ebeveynler güçlü elektrik şokunun onları iyileştirebilecekleri umuduyla elektrik balığına dokunmalarına yönlendirilirlerdi.
1938’de Irak’ta bulunan objelerden biri Baghdad Batarya adındaki bir galvonik pil ile benzeyen ve bazı kişiler tarafından elektrik kaplama için kullanıldığına inanılan nesneydi.İlk insanlar tarafından yapılan sanat eserlerinin kullanımına yönelik destekçi kuramlar ve kanıtlar yüzünden bu tip idealar tartışmalıydı.Sonuç olarak, bu nesnelerin doğalı söylentilere dayandırıldığı için bu nesnelerin işlevleri şüphe içinde kalmaya devam ediyor.
Orta Çağ ve Rönesans
ManYetik çekim ilk kez Aristo ve Tales tarafından maddenin özü üzerine çalışılırken açıklandı.
11. yüzyılda, Çinli bilim insanı Shen Kuo (1031-1095) manyetik pusula ibresini yazan ve navigasyonun doğruluğunu gerçek kuzeyin astronomik kavramını çalıştırarak kanıtladı (Dream Pool Essays, AD 1088), ve 12. Yüzyılda navigasyon için doğa mıknatıs pusulasını kullanan Çinli olarak tanındı. Alexander Neckam 1187 de Avrupa da pusulayı ve pusulanın navigasyon için kullanımını tanımlayan ilk kişiydi.
Manyetizma orta çağ Avrupasında sürdürülen birkaç bilim dalından biriydi;13. Yüzyılda Peter Peregrinuz, Picardy deki Maricourt yerlisi, temel etkinin keşfini yaptı. 13. Yüzyılın Fransız bilim insanları manyetizma üzerine deneyler yaptı ve manYetleri ve pusula iğnesinin bağlı olduğu özellikleri tanımlayan günümüze ulaşan ilk ilmi eserleri yazdılar. Kuru pusula 1300 civarında İtalyan mucit Flavio Gioja tarafından icat edildi.
Selanik in başpikoposu Eustathius, 12. Yüzyıl Yunan bilim insanı ve yazar, Gotlar ın kralının vücudunun etrafından kıvılcımlar saçabildiğini aktarıyor. Aynı yazar bir filozofun giyinirken giysilerinden kıvılcımlar saçtığını belirtiyor, sonuç olarak Robert Symmer ın ipek çorap deneylerinde elde ettiği sonuç yakın görünse de, dikkatli açıklamalar ‘Philosophical Transactions’(1759) ta bulunabilir.
İtalyan fizikçi Gerolamo Cardano De Subtilitate(1550) de belki de ilk kez elektriksel ve manyetik kuvvetler arasındaki ayrımı yazdı.
16. yüzyılın sonuna doğru, Kraliçe Eliabeth in zamanından bir doktor, Dr. William Gilbert, De Magnete de, Cardano nun çalışmasını genişletti ve Yunanca ‘amber’ sözünden Yeni Latince elektrik sözünü icat etti(elektrondan). Gilbert, bir Colchester yerlisi, St John Koleji nin üyesi, Cambridge ve bir süreliğine College of Physicians ın başkanı, olan en eski ve seçkin bilim insanlarından biriydi-Galileo nun gıpta edeceği kadar büyük bir işi olan bir adam. O Fizik ve Kimya'daki özgün araştırmalarını belirlemesi için düzenli bir maaş bağlanan mahkemece atanmış bir doktordu.
Gilbert amberden başka mesela sülfür, vaks, cam gibi çoğu maddenin elektriksel özellikleri gösterebilmesi üzerine önemli sayıda deneyler üstlendi. Gibert ısıtılan cismin elektriğini kaybettiğini ve nemin tüm cisimlerde, iyi bilinen, nemin bu cisimlerin yalıtımını bozması gerçeğinden yola çıkarak elektriklenmeyi önlediğini de keşfetti. O elektriklenen cisimler diğer tüm maddeleri rastgele çekiyorken, aksine mangetin yalnızca demiri çektiğini de fark etti. Bu doğadaki pek çok keşfi Gilbert'a elektrik bilimi kurucusu unvanını kazandırdı. Bir noktada dengelenen hafif metalik bir iğne üzerindeki kuvvetler araştırılarak, elektriksel cisimler listesini genişletti, ve metaller ve doğal manyetikleri de içeren pek çok maddenin sürttüğünde çekici kuvvet göstermediğini de buldu. Kuzey veya doğu rüzgarının olduğu kuru havanın elektrik fenomenlerinin sergilenebilmesi için en uygun atmosfer koşulu olduğunu fark etti-iletken ve yalıtkan arasındaki fark anlaşılana dek yanlış anlaşılmaya meyilli bir gözlem.
Gilbert in çalışması ‘’Kimyanın babası ve Mantar Tıpası Kontunun amcası’’ olarak tanımlanan ünlü doğa filozofu Robert Boyle (1627-1691) tarafından izlendi. Boyle özel olarak Oxford la birleştirildiğinde Kraliyet Topluluğu nun kurucularından biriydi ve 1663 te Topluluk ikinci Charles bünyesinde birleştirildikten sonra Konsey in bir üyesi oldu. Sıklıkla yeni elektrik bilimi üzerinde çalıştı ve Gilbert in elektrik listesine bazı cisimler ekledi. Araştırmacılarına Elektriğin Orijini Üzerine Deneyler başlığı altında detaylı bir açıklama bıraktı. Boyle 1675 te elekrik çekim ve itmesinin vakumu geçmek gibi davranabileceğini belirtti. Önemli keşiflerinden biri elektriklenen cisimlerin vakumda hafif cisimleri çektiğiydi, bu elektriksel etkinin maddesel olarak havaya bağlı olmadığını belirtiyor. Daha sonra bilinen elektrik listesine reçineyi de ekledi.
Bu 1660 da, ilkel elekrostatik jeneratörü icat eden Otto von Guericke tarafından izlendi. 17. Yüzyılın sonlarında, araştırmacılar bir elektrostatik jeneratörle sürtünmeyle elektrik üretmeyi pratik anlamda geliştirdiler, ama yeni elektrik bilimi çalışmaları için enstrüman olduklarında, asıl elektrostatik makinelerin gelişmesi 18. yüzyıla kadar başlamamıştı.
Elektrik sözünün ilk kullanımı 1646 daki çalışmasında –Pseudodoxia Epidemica- Sir Thomas Browne a atfedildi.
Öte yandan eletromanyetizma teriminin ilk kez görünmesi daha erken bir tarihte olur:1641. Ünlü düzenbaz Athanasius Kircher tarafından oluşturulan Magnes sayfa 640 ta ""Elektro manyetizma" vs Amberin Manyetizması üzerine, veya elektriksel çekimler ve sebepler"i gibi provakatif konu başlığı taşır.
18. yüzyıl
Elektrik makinesinin gelişimi
Elektrik makinesi Francis Hauksbee, Litzendorf ve Prof. Georg Matthias Bose tarafından yaklaşık 1750’lerde geliştirildi.Christian August Hausen için çalışan Litzendorf , Guericke’in sülfür topu yerine cam top kullandı.Bose , belli makinelerin içindeki ana iletken üzerine çalışan ilk kişiydi.1746’da Ingenhousz cam levhadan oluşmuş elektrik makineleri icat etti.Elektrik makinelerinin her iki tarafının kalay kağıdı ile kaplanılması,elektrik yüklerinin biriktirilmesi, elektromotor kuvvet kaynakları ile bağlantı kurulması gibi elektrik makinelerle yapılan deneylerin çoğunluğunda cam levhanın niteliklerinin keşfi yardımcı oldu.Elektrik makinesi son zamanlarda Erfurt’da profosör olan Andrew Gordon tarafından geliştirildi.Andrew küresel cam yerine siindirik cam kullandı ve buna Giessing of Lipzing, yün yastık materyalinde oluşmuş kauçuk ekledi. Yaklaşık 1746 yıllarında,akım çıkış noktasına Benjamin Wilson tarafından makines eklenildi.1762’de John Canton ( ilk sünger-doku elektroskobun icatçısı) kauçuğun yüzeyine malgamanın kalayları serpilerek elektrik makinelerinin verimliliğini geliştirdi.
Elektriksel ve elektriksel olmayan
1729'da Stephen Gray iletken ve yalıtkan arasındaki farklılıkları gösteren bir seri deneyler yaptı.Ayrıca,metal tel gibi iletkenlerin elektriği iletebileceğini gösterirken ipek kumaşı gibi şeylerin elektriği iletemeyeceğini gösterdi.Onun deneylerinin bir tanesinde,ipek iplik döngüler tarafından aralıklarla askıya alınmış kendir ipliğinin 800 fit boyunca elektrik akımı gönderdi.O aynı deneyi ipek kumaş yerine çok iyi bir biçimde bükülmüş pirinç tel kullandığı zaman , elektrik akımının kendir ipliği boyunca elektrik akımının gitmediğini fakat bunun yerine pirinç telin içinde gözden kaybolduğunu gözlemlemişti.Bu deneyler sonucunda maddeler ikiye sınıflandırıldı: cam, reçine ve ipek kumaşı gibi elektriksel, metal ve su gibi elektriksel olmayanlar.Elektrik olmayanlar yükleri iletirken elektrikler yükleri tutar.
Cam ve Reçine
Gray'ın merak uyandıran sonuçlarından sonra, C. F. du Fay ın çeşitli deneyler yapmaya başladı.Onun ilk deneyinde Du Fay metaller hayvanlar ve sıvılar dışında bütün objelerin sürtünme yoluyla elektriklenebileceği sonucuna ulaştı.Ayrıca, metaller,hayvanlar ve sıvılar da elektrik makinesi yoluyla elektriklenebileceği sonucuna ulaşarak Gray'ın maddelerin elektrik ve elektrik olamayan sınıflandırmasına kuşkuyla bakıldı. 1737'de Du Fay ve Hauksbee bağımsız olarak, onların inandığı sürtünmeli elektriklenmenin iki türünü keşfettiler.Bu sürtünmeli elektriklenme türlerinden biri camın sürtünmesiyle yaratılan diğeri ise reçinenin sürtünmesi ile yaratılan elektriklenmedir.Bundan yola çıkarak Du Fay reçineli ve camlı olarak nitelendirilen iki elektriksel sıvı tarafından elektriğin oluştuğu kuramıni ortaya çıkardı.Bu reçine ve cam sürtünme tarafından ayrıştırılması ve ikisi birleştirildiğinde her biri nötürleşir.Bu iki sıvı kuramı daha sonra positif ve negatif elektriksel yükler kavramlarının Benjamin Franklin tarafından bulunmasına neden oldu.
Leyden şişesi
Leyden şişesi bağımsız olarak Ewald Georg von Kleist tarafından 11 ekim 1744'te ve 1745'te Pieter van Musschenbroek tarafınadan Leyden üniversitesinde(daha sonradan araca onun adı verildi) icat edildi.Leyden şişesi büyük nitelikler içinde elektriksel enerji için kapasitörün bir tipidir.Leyden şişesi ile yapılan deneylerden sonra William Watson 1747'de statik elektriğin deşarjnın elektrik akımına eşit olma durumunu keşfetti .1754'te kapasitans ilk olarak Von Kleist tarafından gözlenildi.Von Kleist onu tutup onun elektrik makinesine yaklaştırdı.Bu elektrik makinesi küçük bir şişeydi ve boğaz kısmında demir çivi vardı.Onun diğer elinin demir çiviye yaklaşması kazara yaklaşması ile o sert elektrik şokuna maruz kaldı.Aynı yol ile Cunaens'in yardımı ile Musschenbroeck de benzer cam şişesinden çok daha fazla sertlikte şoka maruz kaldı. Sir William Watson kalayla şişenin içini ve dışını kaplayarak bu aracı çok daha fazla geliştirdi.Bu elektriksel araçların parçaları kolaylıkla leyden şişesi olarak tanınacak böylece onun keşif yerinden sonra Paris'in Abbot Nollet tarafından adlandırılacak.
1741'de John Ellicott elektriklenmenin şiddetini ölçmek için önerilerde bulunmuştu.Sir William Watson yaklaşık 1749 yılında tel içinde elektriğin hızını belirlemek amacıyla çoktan iletken sayısız deneylerden söz etmişti.Asıl niyet bu olmamasına rağmen bu deneyler elektrik ile sinyallerin belli bir uzaklığa iletilme olasılığını göstermiş oldu.Bu deneylerde sinyal, izole edilmiş 12,276 fit uzunluğundaki telin aniden seyahat edebileceği göründü.Fransa'da Le Monnier benzer deneylerde bunun öncesinde yapılmıştı.Bu benzer deneyler 1,319 fit uzunluğundaki demir teli boyunca şokun gönderilmesidir.
Yaklaşık 1750 yıllarda elektroterapiye ilişkin denyeler yapıldı.Çeşitli deneyler elektriğin terapik ve psikolojik etkilerini saptamak amacıyla yapıldı.Edinburgh'da Demainbray bitkiler üzerinde elektriğin etkilerini gözlemledi ve iki mersin ağacının büyümesinin elektriklenme tarafından hızlandığı sonucuna ulaşıldı.Bu mersin ağaçalarına 1746'da ekim ayı boyunca elektrik verildi ve elektriklenmemiş diğer aynı türlerinden farklı olarak dört dal ve çiçek gözlenildi.Fransa'da Abbé Ménon erkek ve kuşlar üzerinde devam eden elektrik uygulamasının etkilerini denedi ve denek olarak kullanılmış nesnelerin kilo kaybına uğradıkları sonucuna varılmış, böylece elektriğin salgıyı daha hızlandırdığı açıkça ortaya çıkıyor.Felç olma durumunda elektrik şokunun yararları İngiltere'nin Shrewsbury daki hastanesinde oldukça zayıf başarı ile test edilmişti.
18.yüzyılın sonları
Benjamin Franklin sıklıkla elektrik ardındaki şöhretin anahtarı olarak kafa karıştırdı.William Witson ve Benjamin Franklin elektriksel potensiyelin keşfini paylaşır.Benjamin Franklin ünü boyunca onun kuramlarini ve elektrik buluşlarının tanıtımını yaptı , aşırı derecede tehlikeli olmasına rağmen tehlikeli rüzgarda onun çocuğunun sahip olduğu uçurtma ile deney yaptı. Uçurtma kirişine bağlı olan anahtar kıvılcım çıkardı ve bir leyden şişesini yükledi,böylece ışık ve elektrik ile bağlantı kuruldu.Bunu takip eden deneylerde Franklin yıldırım yakalama ucu icat etti.O ya Franklin(sıklıkla) veya Ebenezer Kinnersley (daha az sıklıkla) olarak bilinir.Ebenezer Kinnersley pozitif ve negatif elektriğin toplamını saptayan kişi olarak göz önünde bulundurulur.
Elektriğin doğalı olarak görülen kuramlar bu periyotta oldukça belirsizdi ve kalıcı olanlar ya daha fazla ya da daha az kafa karıştırıcıydı.Franklin elektriği her yere yayılan ölçülemez sıvı olarak görürdü ve bu sıvının normal koşulu bütün maddelerin içinde homojen olarak dağıtılmış.Franklin camın sürtülmesi ile sağlanılan elektriksel belirtilerin aşırı elektrik sıvısının üretimi yüzünden olduğunu var sayıyordu ,ayrıca mumun sürtülmesi ile elde edilen elektriksel belirtilerin sıvının açıklığı yüzünden oluştuğunu düşünüyordu.Bu kuram 1759'da Robert Symmer'ın "iki-sıvı" kuramı tarafından desteklenildi.Symeer'ın kuramıne göre cam ve reçine elektrikleri ölçülemez sıvılar olarak görülüyordu. Her bir sıvı karşılıklı olarak birbirini çeken taneciklerden oluşurken karşı elektriğin tanecikleri karşılıklı olarak birbirlerini iter.Onların bir diğerini çekimi sonucunda sıvıların diğer objeler üzerindeki etkisi nötürleştirilir.Bir vücudun sürtünme davranışı sıvıların ayrıştırır.Onların biri vücudun dışında kalırken diğeri kendisini açıkça gösterir ya camsı elektriği ya da reçine elektriği halinde.
Franklin'in tarihsel uçurtma deneyi ile elektriğin tanımı geliştirildi.Dr.Wall, Stephen Gray,Hauksbee,John Henry Winkler elektrik ve ışık olayları arasındaki benzerliğini desteklediler.Gray onların sadece derece olarak farklı olduklarını düşünüyorken,Franklin bu durumdan şüphesizdi fakat bu olayların aynılığını saptayabilmek için testleri destekleyen ilk kişiydi.Franklin 19 ekim 1752'de yazdığı mektupta onun uçurtma deneyimini kast ederek;{{quote|"Leyden şişe anahtarı şarj edilmiş olabilir;ve böylece elektrik alevinden sağlanılan ispirtolar çeşitlendirilebilir ve diğer bütün elektrik deneyleri sürtülmüş tüp veya küresel camların yardımıyla yapıldı, ve böylece elektriğin ışık ile aynılığı tamamen gösterilebilir." 10 Mayıs 1742'de Paris yakınlarındaki Marley'de Thomas-François Dalibard40 fit uzunluğundaki dikey demir çubuğu kullanarak elde ettikleri Franklin'in deneylerinden elde ettiği sonuçlara eş değer.Franklin'in sürtünmeli elektrik ve ışığın aynılığını önemli ölçüde gösteren şeylere ek olarak bu alanda 18.yüzyılın son yarısında yapılan birçok deney bilim tarihini geliştirmek amacıyla eklendi .
Frankli'nin gözlemleri daha sonraki Michael Faraday, Luigi Galvani, Alessandro Volta, André-Marie Ampère ve Georg Simon Ohm gibi bilim insanlarına yardımcı oldu.Bu bilim adamlarının topladığı çalışma modern elektrik teknolojisi ve elektrik ölçümlerinintemel birimleri için temel sağladı.Bu alanı daha fazla geliştiren William Watson, Boze, Smeaton, Louis Guillaume Le Monnier, Jacques de Romas, Jean Jallabert, Giovanni Battista Beccaria, Tiberius Cavallo, John Canton, Robert Symmer, Abbot Nollet, John Henry Winkler, Richman, Dr. Wilson, Kinnersley, Joseph Priestley, Franz Aepinus, Edward Hussey Délavai, Henry Cavendish ve Charles-Augustin de Coulomb gibi bilim adamlarıdır.Deneylerinin çoğunun tanımları ve elektrikle uğraşan bilim adamlarının keşifleri zamanın bilimsel yayınlarında bulunabilir.Bu yayınlara örnek olarak Philosophical Transactions, Philosophical Magazine, Cambridge Mathematical Journal, Young's Natural Philosophy, History of Electricity, Franklin's Experiments and Observations on Electricity, Cavalli's Treatise on Electricity and De la Rive's Treatise on Electricity.gibi örnekler verilebilir.
Henry Elles elektrik ve manyetizma arasındaki bağlantıyı destekleyen ilk insanlardan biriydi.1757'de o elektrik ve manyetizma arasındaki bağlantı hakkında 1755'te kraliyet toplumununa yazı yazdığını iddia etti.Onun iddiasına göre manyetizmanın gücü elektriğin gücüne benzer fakat o bunu aynı olarak düşünmedi.1760'da iddea ettiklerine benzer olarak 1750'de elektrik kıvılcımının nasıl gök gürültüsüne neden olabileceğini ilk defa düşündü.Bu periyot boyunca yapılan elektriksel araştırma ve deneyler arasında en önemlilerinden birileri Franz Aepinus ve Henry Cavendish olarak görülür.
Franz Aepinus elektrik ve manyetizmanın karşılıklı ilişkisinden yeni bir görüş ortaya koyan kişilerden biri.Onun çalışması olan Tentamen Theoria Electricitatis et Magnetism 1759'da Sankt Peterburg'da yayınlanıldı.Franz, Franklin'in kuramlarinin devamını getirir.Bunlardan birkaçı bugün bilinenler doğrultusunda ölçülebilir:Elektrik sıvının tanecikleri birbirlerini çeker,iter ve tüm cismin tanecikleri tarafından kuvvetle çekilirler,Bu kuvvet uzaklığın artması ile orantılı olarak azalır.Elektrik sıvısı vücudun gözeneklerin içinde var olurlar,o engellenmemiş olarak iletken boyunca hareket eder fakat yalıtkan olanlarda hareket etme zorluğu çekerler.Elektriğin belirtileri vücut içinde sıvının eşit olmayan şekilde dağılması yüzündendir.Aepinus umulan eş değer manyetizma kuramıni formüle etti.Manyetik olgunun durumu içinde sıvılar yalnızca demirin tanecikleri üzerinde davrandı.O ayrıca bunu gösteren sayısız deney yaptı,so elektriksel etkilerin görülmesi amacıyla turmalin 37.5°С ve 100 °C ısıtılmak zorunda olunduğu ortaya çıktı.Turmalin sıcaklığı düzenli olduğu zaman ,o elektriklenmemiş olarak kalır fakat onun sıcaklığı artıyor veya düşüyorken elektriksel nitelikler belirir.Bu yolla elektriksel nitelikler gösteren kristaller pyroelectric olarak adlandırıldı.
Henry Cavendish bağımsız olarak kurduğu elektriğin kuramı Aepinus'a çok yakın.1784'te elektrik kıvılcımından yararlanmak için hidrojen ve oksijenden bir patlama üretildi.Bu hidrojen ve oksijenin su yaratabilme özelliği doğrultusunda yapıldı. Cavendish ayrıca dielektrik yalıtkanlarının indükleyici kapasitanslarını keşfetti ve balmumu ve hava kondanserleri ile karşılaştırılan diğer maddeler için özel indüktive kapasite ölçüldü.
1784'lerde C. A. Coulomb onun oluşturduğu yasanın aslında ne olduğunu gösteren bükme dengesi ni dizayn etti. Coulomb'un yasası , elektriklenmiş iki küçük elektriklenmiş nesnenin uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak çeşitlendiğini gösterir.Ayrıca Aepinus'un elektrik hakkındaki kuramınde varsaydığından ziyade nadiren uzaklık ile ters orantılıdır. Cavendish tarafından geliştirilen kurama göre ,kübün daha az uzaklık gücüyle ters orantılı olarak tanecikler çeker veya çekilirler Elektrik alanındaki büyük bir bölüm Coulomb'un ters kare kanununu keşfi ile ilave edilmiş oldu.
William Watson ve diğerlerinin elektrik hakkında yaptıkları deneyler elektriğin belli bir uzaklığa iletilebileceği iddeası ortaya atıldı.1753'lerde bu olgunun pratik olarak kullanılmaya başlanılması sorgulayan insanların dikkatini çekti.İletişim konusunda elektriğin işlevselliğini gösteren önerilerde bulunulup uygulamaya geçildi.Bu amaç için dizayn edilen yöntemlerden bir tanesi 1774'de Georges Lesagenindi.Bu yöntem birbirlerinden izole edilmiş 24 telden oluşuyordu ve bunların her biri güç topuna belli bir uzaklıktan bağlanıldı.Her bir tel alfabedeki bir harfi temsil etti.Bir mesaj göndermek için arzulanan tel geçici olarak elektrik makinesi tarafından yüklendi,böylece o tele bağlanan güç topu telden fırladı.İçinde sürtünmeli elektriğin de bulunduğu diğer yöntemler denendi ve bunlardan birkaçı telgrafın tarihi başlıklı yazıların içinde tanımlandı.
Galvonik elektrik veya voltaik elektrik çağı sürtünmeli elektriğe odaklanmış olan tarihi kırmak adına devrimi temsil eder. Alessandro Volta kimyasal tepkimelerin pozitif anot ve negatif yükleri katod yaratabilmek için kullanılabileceğini keşfetti.Bir iletken bunlara bağlatıldığı zaman voltaj kondaktör boyunca elektrik akımı ölçer.Bahsedilen iki nokta arasındaki potensiyel farkın birimi Volta'nın çalışmalarından yola çıkarak volt olarak ölçüldü.
O zamanlar farkında olunmamasına rağmen voltaik elektrikten ilk olarak 1767'de Johann Georg Sulzer tarafından bahsedildi.Johann dilinin altına daire şeklinde küçük bir çinko ,dilinin üstüne de yine daire şeklinde küçük bir bakır yerleştirdi ve bunların kenarları birbirlerine değidiği zaman tuhaf bir tat hissetti.Sulzer metallerin bir araya gelmesiyle orada titerişim meydana geldiğini iddia etti.Bu titreşim belli etkileri üretebilmek için dilin sinirleri üzerine etki eden eylem.1790'da Prof. Luigi Alyisio Galvani "hayvan elektriği" üzerine deneyler yaparken elektrik makinesinin varlığı ile kurbağanın ayaklarını birden çektiği gözlemlendi.Onun gözlemine göre kurbağanın bacağı herhangi bir dışardan etkiye maruz kalmaksızın konvulsiv geçirir.
Bu olguya açıklama getirmek için ,Galvani karşıt yüklerin elektriğini kurbağanın kaslarında ve sinir hücrelerinde,Leyden şişesinin yüklü tabakalardan oluşan sinir hücreleri ve kasların içinde var oldu.Galvani hipotezi ile keşiflerinin sonuçlarını yayınladı ve bu yayınıyla o dönemki fizikçilerin dikkatini çekti.Bu fizikçilerden en önde geleni Paviada profosör olan Volta'ydı.Volta, Galvani tarafından yapılan gözlemleri şöyle yorumladı; deneyde kullanılan demir ve bakır metallerinin elektromotor olarak davrandığını ileri sürdü.Ona göre kurbağanın kasları devreyi tamamlayan kondaktörün bir parçası rolünü üstleniyordu.Bu görüşler doğrultusunda çok uzun tartışmalar yaşandı.Bir grup elektrik akımın iki metalin etkileşmesi ile oluşan elektromotiv kuvvet in sonucunda oluştuğunu iddia ederken, diğer grup Galvan'in değikliğe uğramış görüşünü destekliyordu yani onlara göre akım pil içindeki asit ve metaller arasındaki kimyasal etkileşimin sonucunda ortaya çıkar.Michael Faraday voltaik pilde , metalik etkileşimin üretken olup olmadığı konusuna karşılık onun Deneysel Araştırmalar adlı yayının ön yüzünde şöyle yazar; Benim öne sürdüğüm görüşün değişebilmesi için henüz bir sebep görmüyorum;...fakat önemli olan nokta benim ilk fırsatta sorgulamayı yapma niyetinde olmam ,ve eğer ben bunu yapabilirsem ,kanıtlarımı bahsedilen görüşleri inkar edilemez şekilde sunacağım.
Faraday tartışma yaratmasa bile sorunun her iki destekçileri değişikliğe uğruyor.Onlar keşifler ve araştırmalar talep etti ve bu durrum bu nokta üzerindeki görüşlerin çeşitlenmesini sağlama konusunda devam etti.Volta kuramıni desteklemek amacıyla bir sürü deney yaptı ve nihayetinde batarya veya pili geliştirdi. Keşfedilen bu batarya ilerde üretilecek kimyasal bataryaların öncüsüydü ve elektriğin devam eden akımını sağlayabilme anlamında ayırt edici bir kaliteye sahipti.Volta Londra'nın Kraliyet Ailesine onun elde ettiği pil tanımını illeti ve çok kısa bir süre sonra 1780'de Nicholson ve Cavendish Volta'nın pilini elektromotiv kaynağı olarak kullanarak elektrik akımı üretmek adına suyu ayrıştırdılar.
19. yüzyıl
19.yüzyılın başları
1800’de Alessandro Volta büyük elektrik akımı üretmek amacıyla ilk aracı yaptı,daha sonra bu ]]elektrik bataryası]] olarak bilinecekti. Napolyon Volta’nın çalışmalarından haberdar olduktan sonra 1801’de onun deneylerinin yetki performansı için onu çağırdı.Alessandro Volta Légion d'honneur’ın da dahil olduğu birçok madalya ve nişan kabul etti.
1806 da Davy , yaklaşık 250 hücrelik volta pilini ya da birleştirilmiş, ayrıştırılmış potasyum ve sodyumu kullanarak, ki bunlar önceden bilinmeyen bu metallerdi, bu maddelerin göreceli olarak potasyum ve sodyumun oksitleri olduğunu gösteriyordu. Bu deneyler,Faraday ın yaptığı araştırmalar ve 1833 de tartışılan onun ilan ettiği önemli elektro kimyasal eşitlikler, ‘Aynı elektrik niceliğinin, aynı elektrik akımı-bağlandığı tüm hücrelerde eşit kimyasal nicelikte ayrışması:böylelikle kimyasal eşitlikteki elementlerin her birinin ağırlıkları bu elektrotlara dağıtılıyordu.’ elektro kimyanın başlangıcıydı. 1809’da Humphry Davy 2000 elementli voltaik pil bataryasının çalışması ilk kez halkın gözleri önüne serildi ve bu amacı gerçekleştirmek için kapalı bir vakum içinde bulunan kömür kullanıldı.
Şunu not düşmek oldukça önemli,voltaik pilin keşfinden çok yıl geçene dek içi voltoa piliyle yıllık ve sürtünmesel elektriklenme açıkça tanındı ve gösterildi.Böylece ancak 1833 ocağında bir kağıtta Faraday’in torpil balığının elektriklenmesi üzerine bir yazısını bulduk. Ingenhousz, Henry Cavendish, Sir H. Davy, ve Dr. Davy nin deneylerinin incelenmesinden sonra aklımda torpilin yaygın( sürtünmeyle) ve volta piliyle elektriklenmesinin özdeşliği ile ilgil aklımda bir şüphe kalmıyor;ve özdeşliğin felsefesi kanıtına girişten çekincelerimden çok çok küçük bir kısmının kalacağını farz ediyorum.Sir Humphry Davy tarafından yükselen şüpheler ,onun kardeşi tarafından giderildi,Dr.Davy öncekinin sonuçlarını inkar ediyordu…Çıkarılması gereken sonuç ,sanırım, şu gerçekler toplamında oluşturulması( çeşitli şekillerde adlandırılan elektriklenmelerin benzerliğini gösteren bir tablo), bu elektrik kaynağı her ne olursa olsun özdeğtir.’’
Şunu belirtmek uygundur, yine de, daha şüpheli olan Faraday ın farklı kaynaklardan elde edilen elektriğin benzerliği uydurmasından daha kıdemlidir.böylelikle, William Hyde Wollaston, 1801 de şunu yazdı:’Hem elektrik hem galvanizm(volta elektriği)le ilişkilendirilen bu benzerlik her ikisinde de temel olarak aynı olduğunu gösteren etkiler arasındaki benzerliğe ek olarak heyecan verici görünüyor ve başkaları tarafından geliştirilen bir fikri doğruluyor, bu sonuncuyu etkileyen onun yoğun olmasından kaynaklanan tüm farklar keşfedilebilir, ama daha iyi kalitede üretilmiştir.’ Aynı kağıtta Wollaston bakır sülfat çözeltisinde çok ince tel kullanarak içinden elektrik makinesi doğrultusunda akım geçirdiği başarılı deneyler tanımlar. Bu telsiz, radyo veya telgraftaki ince tellerle düzenlenmiş elektrolitik alıcıların son günlerdeki kullanımıyla ilgili ilginç bir bağlantıdır.
19. yüzyılın ilk yarısında dünyanın elektrik ve manyetizmayla alakalı bilgi dağarcığına çok önemli eklemeler yapıldı. Mesela, 1819 da Copenhag dan Hans Christian Ørsted kabloda dolaşan bir elektrik akımının bir manyetik ibreyi saptıran döndürücü etkisini keşfetti.
Bu keşif sonradan (1821) elektrik ve manyetizmaya dair yakın ilişkiyi kanıtlayan, elektromanyetik etkiyle başka bir yere geçen kuvveti yani elektrodinamik kuramıni kutlama duyurusu yapan Ampère e bir ipucu verdi. 1. Bir devrenin paralel iki kısmından biri eğer akımlar aynı yöndeyse diğerini çeker, ve eğer akım zıt yönde akıyorsa diğerini iter. 2. Diğerinin yanından geçen devrelerin iki kısmı eğer ikisi de doğrultu boyunca veya zıt geçiyorsa ve eğer biri o noktadan diğeri o noktaya akarsa iter. 3. Kuvvet daima kendi yönündeki açı doğrultusunda ikinciyi doldurmaya meyillidir.
Ampere magnetler ve akımları destekleyen konduktörler arasındaki mekanik kuvvetleri araştırarak bu çoklu fenomeni kuram haline getirdi.
Alman fizikçi Seebeck 1821 de iki metalin birleşme yerine ısı uygulandığında bir elektrik akımıyla lehimlendiğini keşfetti. Bu Termo-Elektrik olarak isimlendirildi. Seebeck in aracı bizmut levhaya kaynatılmış ve her bir ucu bükük bakır şeritten oluşuyordu. Bakır şeride paralel bir manyetik ibre yerleştirildi. Bakır ve bizmudun kavuşma noktasına lamba ışığı uygulandığında ibrenin yönünü saptıran bir elektrik akımını oluşturuyordu.
Bu zamanlarda, Simeon Denis Poisson zor bir indüklenen mıknatıs sorusu ortaya attı, sonuçları farklı şekillerde açıklanmış olmasına rağmen hala ilk yaklaşan en önemli kuramdır. Bu onun bilime hizmette rol aldığı matematiğin bir fizik uygulamasıydı. Onun elektrik ve manyetizma kuramı anılarında belkide en orijinali, ve kesinlikle etkisi en kalıcı olanı adeta matematiksel fiziğin yeni yaratılan bir branşıydı.
George Green 1828 de Elektrik ve Manyetizma Üzerine Matematiksel Analiz Uygulamasının Raporu nu yazdı. Rapor birkaç önemli konsepti tanıttı, bunlar Green in teoremine benzer bir teorem, fizikte güncel olarak kullanılma potansiyeli olan fonksiyonlar, ve şimdi Green in fonksiyonları olarak adlandırılan fonksiyonlar işeriğiydi. George Green elektrik ve manyetizmanın matematiksel kuramsini oluşturan ilk insandı ve ve kuramıni Peltier, William Thomson ve diğer bilim insanlarının temel olarak kullanabileceği şekilde formlandırdı.
Peltier 1834 de Termo- Elektrik e zıt düşen bir etki keşfetti, şöyle ki, farklı bir çift metalden akım geçtiğinde, akımın yönüne bağlı olarak metallerin birleşme yerlerinde sıcaklığın düştüğü veya arttığı. Bu Peltier ‘etkisi’ olarak isimlendirildi. Sıcaklık değişimlerinin basit bir kondüktör direncinin ısıtılması durumunda akımın kuvvetinin karesine göre değil, akımın kuvvetiyle doğru orantılı olduğu bulundu. Bu ikinci kanun C^2R dir, deneysel olarak İngiliz fizikçi Joule tarafından bulunmuştur. Diğer bir deyişle, ısı elektrik devresinin herhangi bir kısmında devrenin bu kısmının direncinin çarpımı ve devreden geçen akımın kuvvetinin karesinin çarpımıyla doğrudan orantılıdır. 1822 de Johann Schweigger ilk galvanometreyi icat etti. Bu alet sonradan Wilhelm Weber tarafından (1833) geliştirildi. 1825 de İngiltere Woolwich ten Willam Sturgeon nalı ve düz demir elektro manyeti icat ettikten sonra bunun için Sanat Cemiyeti nın gümüş madalyasını aldı. 1837 de Carl Friedrich Gauss ve Weber (ikisinin de bu periyotta çalıştığı not edilir) ortaklaşa telgraf amaçları için aksettirilen bir galvonometre icat ettiler. Bu Thomson un öngörüsünün yansımasıydı, ve son derece hassas galvonometreler ilk kez denizaltı sinyalinde kullanıldı ve hala elektrikli ölçülerde kullanılmaktadır. 1824 te François Arago, önemli bir keşif yaptı, bakır bir disk kendi düzleminde döndürüldüğünde ve eğer manyetik ibre diskin üzerindeki eksende özgürce asılı kalırsa, ibre diskle birlikte döner. Bu etki Aragon döndürmeleri olarak adlandırıldı.
Charle Babbage, Peter Barlow, John Herschel ve diğerleri bu fenomeni açıklamak için nafile denemeler yaptılar. Doğru açıklama Faraday a mahsustu, şöyle ki, bakır diskin üzerinde sırayla ibre üzerinde reaksiyon veren ibrenin manyetik kuvvet çizgilerini kesen elektrik akımları indüklenir. George Simon Ohm 1825 ve 1826 yıllarında direnç üzerinde çalıştı, ve çalışmasının ürünlerini 1827 de ‘Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet’ adında bir kitap olarak yayımladı. Fourier in ısı iletimi çalışmasından kendi işinin kuramsal açıklaması için hatırı sayılır bir ilham almıştı. Deneyler için, öncelikle volta pillerini kullandı, ama sonra sabit potansiyel fark ve iç gerilim bakımından daha kararlı bir voltaj kaynağı sağlaması nedeniyle termal konvertor kullandı. Akımı ölçmek için bir galvanometre kullandı, ve birleşme noktalarında sıcaklığın orantılı olduğu termal konvektorler arasındaki voltajı bildi. Daha sonra uzunluk, çap ve devreyi tamamlayan madde bakımından çeşitlenen deneme kabloları ekledi. Verisinin düzeneğin sabiti,termal konduktor kesişme sıcaklığı, deneme konduktorünün uzunluğu ve galvanometreden okunan değişkenle oluşturulan basit bir eşitlik doğrultusunda modellenebileceğini buldu. Buradan, Ohm sonuçlarını yayımladı ve orantı kanununu belirledi. 1827 de, kendi ismine dayanan şimdinin ünlü kanununu şöyle ilan etti;
Elektromotor kuvvet = Akım × Direnç
Ohm tüm önceki elektrikçilerin oldukça üstü kapalı bir nitelikte yalnızca kafa karıştırmayı başaran gerçeklerini barındıran durumları, konduktörlerdeki elektrik akımı ve elektromotor kuvveti birleştiren bir sıraya koydu.Ohm sonuçların basit bir kural içerisinde toplanabildiğini buldu ve elektrik alanının geniş bir kısmı Ohm tarafından keşfedilen kuramla ilişkilendirildi.
Faraday ve Henry
.jpg)
1831’de elektromanyetik indüksiyonu ilk kez keşfeden Mıchael Faraday ve 1832’de Joseph Henry ‘nin keşiflerine rağmen, elektromanyetik indüksiyonun keşfi hemen hemen eş zamanlı olmuştur.1835’de Henry’nin öz indüksiyonun keşfi ve bakır bir bobin kullanılarak oluşturulan sarmal iletkenler üzerine çalışmaları Faraday’ın çalışmalarından hemen önce kamuya açıklandı.Elektrik elektromanyetik indüksiyon alanında çalışmalarının yapıldığı Londra’nın Royal Enstitüsinin daire başkanlığını yapan Humphry Davy’nin verisi ve ünlü stajer olan Michael Faraday’ın araştırmaları 1831’de dönüm noktası oldu.Davy prensibi olarak adlandırılan Faraday’in kayda değer araştırmaları elektrostatik ve elektrodinamik ve ayrıca indüksiyon akımı üzerineydi.Bu araştırmalarham olan deneysel ifadeyi gerçek özü ifade eden küçük bir sisteme çevirene kadar oldukça uzundu.Fraday sadece yetenekli bir matematikçi değildi.Aynı zamanda araştırmalarını faydasız spekülasyonlarda tek başına arındırdıktan sonra araştırmalarına oldukça yardımcı olan ve daha sonraki çalışmalarının çoğunu önceden sezecek biriydi.Örnek olarak,Amper’in kuramıni kendi çalışmalarının sonucu sayesinde bilmesi Nevmann’ın kuramıne kolaylıkla öncülük etmişti ve Helmholtz ve Thomson’un çalışmaları arasında bağlantı kurmuştu .Faraday’ın çalışmaları ve araştırmaları 1831’den 1855’e kadar sürdü.Deneylerinin,sonuçlarının ve spekülasyonlarını detaylı tanımları Elektrolizdeki Deneysel Araştırmalar adlı başlıkla derlenmiş sayfaları bulunur.Faraday iddialı bir kimyacıydı.O,sıradan bir mantığa en uzaktaki matematikçi içinde değildi.Sonuç olarak,matematiksel bir formülün olduğu onun tüm yazılarındaysa ,o bir problemdir.
Elektrik indüksiyonun keşfine öncülük eden Fraday’ın deneyi aşağıda belirtildiği gibi yapılmıştır;O şimdi olan ve daha sonrasında indüksiyon bobin olarak adlandırılan şeyi bulmuştu.Bobinin ilk ve ikinci telleri yan yana tahta ile indüklenmiş ve bir diğerinden izole edilmişti.İlk telin akımı içine yaklaşık göz pillik batarya yerleştirdi.Onun bu ilk testinde hiçbir sonuç gözlemleyemedi,galvanometre sabit kaldı,fakat ilk telin akımı sağlanıldığı veya ortadan kaldırıldığı zaman 2.telin artan uzunluğunda galvanometrede sapma gözledi.Bu durum elektromanyetik indüksiyon tarafından elektromotiv kuvvetinin gelişiminin ilk örneği olarak gözlenilmişti.
Akımın kuvveti ilk telin içinde çeşitlendirildiği ve ikinci telin içindeki akımın yönü ilkine göre ters olduğu zaman yönü ilkine göre ters olduğu zaman indüklenmiş akımların kapanmış ikinci telin içinde kurulduğunu da keşfetmiştir.Akım geçen bir çember ilk çemberden veya ilk çembere hareket ettirildiği zaman,akım ikinci çember içinde indüklenmiş olur ve bir manyetin kapalı çemberin kapalı çemberden uzaklaştırılması veya yakınlaştırılması sonrasında akımı indükler.Kısaca, Faraday çok kısa bir zaman içinde yaptığı deneyler neticesinde elektro-manyetik indüksiyon ve manyeto-elektrik indüksiyonla alakaları gerçekleri ortaya koydu.Işık,elektrik çekmesi ,elektrik motorları,telefon, dinamo gibi şeylerin çalışma prensibi Fraday’ın keşiflerine dayanır.
Faraday kuvvetin manyetik uzantıları iddiasını ortaya koydu.Bu uzantılar manyetin bir kutbundan diğer kutbuna doğru ve demir tozlarının eğilim gösterdiği yer boyunca bu manyetik uzantıların olduğunu iddia etti.Manyetik etkiler ,telin içindeki elektrik akımının geçişine eşlik eder,ayrıca onun tel etrafında dönen kuvvetin manyetik uzantılarına benzer olduğu varsayılır.Kuvvetin bu uzantıları tel tarafından kesildiği veya tel içinde düşme ve artma durumu olduğu zaman,elektrik akımı geliştirilir veya elektromanyetik kuvvet tel içinde geliştirilir ve bu tel kapalı tel içinde akım kurar. Faraday elektriğin moleküler kuramı kavramını geliştirdi.Bu kavram elektriği şöyle var sayar; sürtülmüş veya etherle sarılmış vücudun özgün molekül koşulunun gösterimidir .Faraday, deneyleri doğrultusunda paramagnetizm ve diamagnetizm adlarını ortaya çıkarmıştır.Buna göre bütün katılar ve sıvılar ya bir magnet tarafından çekilir ya da itilirler.Örneğin;Demir, nikel,kobalt,magnez, krom vb. paramanyetik (manyetizm tarafından çekilir).Fosfor,bizmut,çinko ve antimon gibi diğer maddeler ise magnetizm tarafından itilirler ve bunlar diamanyetik olarak adlandırılırlar.
1778’de Brugans of Leyden ve 1827’de Le Baillif ve Becquerel ilk olarak bizmut ve antimonun durumları içinde diamanyetizmayı keşfetmişti.1837’de Faraday ayrıca özel indükte edilmiş sığayı yeniden keşfetti.Cavendish tarafından yapılan deneyler o zamanlar yayınlanmamıştı.O uzun denizaltı kablo sinyalinin gecikmesini kablonun izolasyonun indüktiv etkisine bağlıyordu,diğer bir deyişle kablonun statik sığası ile ilgili bir durumdu.
Faraday’in elektrik indüksiyonun keşiflerini takip eden 25 yıl içinde indüklenmiş akımlar ve manyetizmayla alakalı kanunların ve gerçeklerin yayınlanması bakımından verimliydi.1834’de Heinrich Lenz ve Moritz von Jacobi bağımsız olarak şimdilerdeki bilindik gerçek ortaya koydu.Bu gerçek bobin içinde indüklenmiş akımların bobin içindeki sarım sayısı ile orantılı olduğu gerçeğidir.Lenz ayrıca onun zamanında onun en önemli kanununu duyurdu; indüklenmiş akım elektromanyetik indüksiyonun bütün durumları içinde belli bir yöne sahiptir.Bu yön onların tepkimesini durdurma eğiliminde bir harekettir.Bu kanun muhtemelen Faraday’ın Arago’nun dönüş açıklamasından yola çıkılarak ortaya konmuş.
Indüksiyon bobin ilk defa Nicholas Callan tarafından 1836’da dizayn edilmiştir.Amerikan fizikçisi olan Joseph Henry onun yüksek derecedeki indüklenmiş akımları ile yaptığı ilginç ve değerli deneylerini yayınladı.Bu deneyler gösterdi ki;akımlar indüklenmiş indüklenmiş bobinin ikincisinden ikinci bobinin ilkine uyarılabilir,bu durum ikinci tele sonra da üçüncü telin ilkine doğru devam eder. Heinrich Daniel Ruhmkorff indüklenmiş bobini daha fazla geliştirdi,1851’de patentini aldı ve yaklaşık 50 milimetrelik uzunluğundaki kıvılcımı elde edebilmek amacıyla uzun bakır telden yararlandı.1857’de Amerkalı icatçı [[Edward Samuel Ritchie]] tarafından bunun geliştirilmiş versiyonunu yaptıktan sonra Ruhmkoff onun dizaynını(diğer mühendisler gibi) geliştirdi.Bu gelişimi sağlamak için de izole edilmiş cam ve 300 mm uzunluğundan çok daha fazla kıvılcım elde edebilmeye olanak sağlayan diğer icatlar kullanıldı.
19.yüzyılın ortası
| “ | Işığın elektromanyetik kuramı geçmişe göre önemini ve ona yönelik ilgiyi arttırdı.Bu kuram ışığın ve ether olarak adlandırılan elastik katının geçiş titreşimleri ile oluşan radyan ışının bütün olaylarını açıklamakla kalmıyor yalnızca ,ayrıca elektrik akımın, çelik ve mıktanıs taşının kalıcı manyetiği ve elektrostatik kuvvetin de kapsamlı etherik dinamik içinde dahil olduğu bir açıklamaya sahip.]]." | ” |
19.yüzyılın ortalarına kadar,hatta yaklaşık 1870’e kadar,elektriksel bilim elektriksel çalışmaların büyük bir çoğunluğuna kapalı bir kitap gibiydi denilebilir.Elektrik ve manyetizma ile ilgili el kitapları basıldı.Özellikle bu kitaplara 1851’de Auguste de La Rivenın ' Elektrik üzerine bilimsel inceleme ,1853’de August Beernın August Beer's Einleitung in die Elektrostatik, die Lehre vom Magnetismus und die Elektrodynamik, Wiedemannın Galvanismus ve Reissın Reibungsal-elektricitat örnek verilebilir.Bu çalışmalar elektrik ve manyetizma ile ilgili yapılan deneylerden oluşurken,kanunve olgu gerçekleriyle ilgi çok az bilgi barındırıyordu. Henry d'Abria indüklenmiş akımların kuralları içinde birkaç araştırma sonuçlarını yayınladı,fakat onlara ait olan bu araştırmalar etkili sonuçlar ortaya koymadı.19.yüzyılın ortalarında Fleeming Jenkinın Elektrik ve Manyetizmaüzerindeki çalışması ve Clerk Maxwellın ' Elektrik ve Manyetizma üzerine Bilimsel İnceleme ' adındaki çalışması yayınlandı.
Bu kitaplar katedilmiş yoldan yenilenmişlerdi.Jenkin’e göre okullarda bilim adına öğretilen şeyler pratikte olanlardan göre o kadar farklı ki öğrencilere yeterli bilgi vermek imkansız.Bir öğrenci de Rive’nin büyük ve değerli incelemeleri üzerine mastır yapmış olabilir, fakat pratik adamın şirketi içinde bilinmeyen bir ülkede bulunma veya bilinmeyen bir dilde konuşuyormuş hissine kapılmış olabilir.Diğer bir yazarın söylediğine göre Jeckin ve Maxwell’in kitaplarıyla birlikte elektrik konusuyla ilgilenen öğrencilerin önündeki bütün engeller ortadan kaldırılmış oldu, "tam olarak Ohm kanunun anlamı açıklığa kavuştu,elektromotor kuvvet,potensiyel fark,rezistans,akım,kapasitans,kuvvetin uzantılarının hesaplamaları yaklaşık olarak dinamikdeki hesaplamalar kadar netliğe sahip."
Yaklaşık 1850’lerde Kirchhoff akımın bölünmesi ve dallandırılması ile ilgili kanunlar yayınladı.O ayrıca ışık hızına sahip olan iletken tel boyunca elektriğin mükemmel şekilde yayılabileceğini yaygın elektrodinamik kuram doğrultusunda matematiksel olarak gösterdi. Helmholtz matematiksel olarak akım yoğunluğu üzerinde indüksiyonu etkisini araştırdı ve böylece kanıtlanmış denklemlerden sonuçlar elde etti.Akımın net koşullar altındaki gecikmiş otomotik indüksiyonlu etkisi gösterilen diğer önemli noktalar arasında.
1853’de Sir William Thomson ( sonrasında Lord Kelvin) kondansatör akımın elektrik deşarjının doğal salınımını matematiksel hesaplamalar sonucunda tahmin etti.Fakat, Henry 1842’de Leyden şişesinin doğal salınımının deşarj edilmesine yönelik yaptığı deney sonucuna güveniyordu.O bir yazısında ; doğal olaylar bir yön içinde prensip deşarjın varlığını kabul etmemizi gerektirir ve sonrasında çeşitli refleks hareketleri geriye ve ileriye,her biri öncekinden daha güçsüz olacak şekilde denge sağlanılana kadar devam eder.Bu salınımlar hassas tabaka üzerindeki elektrik kıvılcımlarının durumunu tasarlayan dönebilen iç bükey ayna kullanan B.W Feddersen tarafından gözlemlenildi. Böylece deşarjın alternatif doğalını gösteren kıvılcımın o fotoğrafı elde edilmiş oldu. Sir William Thomson ayrıca ısının elektrik ısı yaymanın mucidiydi(the "Thomson" etkisi.Elektriksel ölçümleri net olarak almak için oktant ve elektromanyetiği dizayn etti.Denizaltı kablo sinyaline uygulanan yansıyan galvanometre ve sifon okuyucu onun sayesindedir.
Yaklaşık 1876’da Amerikan fizikçi Henry Augustus Rowland statik yük elektrik akım gibi aynı manyetik etkiler üretir.Bu keşfin önemi manyetizmanın makul kuramı olabileceği yönünde.Manyetizma statik yükler taşıyan moleküllerin yönlendirilmiş hareketler sonucundan olabilir.
Faraday’ın keşfinden sonra tel içindeki elektrik akımları geliştirilebilir,bu durum bir manyetik kuvvet uzantılarının kesilmesine neden olmasıyla gerçekleşir.Makinelerin yapılması için gerçekleştirilmiş olan girişimlerin voltluk akımların gelişimi içinde yarar sağlaması umulmuştu.Bu türün ilk makinesi 1832’de Hippolyte Pixii sayesindedir.Bu makine demir telin iki bobinden oluşur ve nalın ters kutupları bu makinenin dönmesine neden oluyor.Telin içindeki bobinler alternatif akım ürettiği için , Pixii komütatür araç düzenledi.Bu araç ,bobinler içindeki alternatif akımı harici akımı içindeki doğrudan akıma dönüştürüyor.Bu makine Ritchie, Saxton, Clarke 1834, Stohrer 1843, Nollet 1849, Shepperd 1856, Van Maldern, Siemens, Wilde ve diğerleri tarafından yapılan daha gelişmiş formlarıyla ortaya çıktı.
Birbirinden haberdar olmayarak Mr. S. A. Varley, Dr. Charles William ve Mr. Charles Wheatstone dinamo yapısını değiştirmişlerdir.Dinamo makinesinde bir telin bobini elektro manyetiğin kutupları veya alanları arasında döndürüldüğü zaman ,bobin içinde zayıf bir akım oluşmuş olur.Bu akım elektro manyetiğin demir içindeki kalan magnezmasından dolayıdır.Eğer armatörün akımı elektron manyetiğin akımı ile bağlantı kurarsa ,armatör içinde gelişen zayıf akım alan içinde manyetizmayı arttırır.Bu ilerde armatörün dönme durumu içinde kuvvetin manyetik alanlarını arttırır ve ilerde hala elektromanyetik alan içinde akım artar ,böylece üretim manyetizma içindeki alanla eş değer olarak artar ve bu şekilde gelişmiş makinenin ulaşabileceği elektromotor kuvvet maksimum olana kadar devam eder.Dinamo makinesinin bu prensibinin anlamı onun kendi manyetik alanını geliştirir,böylece ekonomik ve verimlilik adına bir artma söz konusu olur,fakat bu bahsedilen zamanda dinamo elektrik makinesi mükemmeleştirlmemişti. 1860’da önemli gelişme Dr. Antonio Pacinotti tarafından yapıldı. Antonio ilk defa halka armatörüne sahip elektrik makinesi tasarladı.Bu makine ilk olarak elektrik motor olarak kullanıldı, fakat daha sonrasında elektriğin jeneratörü olarak kullanıldı.Elektriğin jeneratörü veya elektrik motoru olarak kullanılabilen dinamo elektrik makinesinin ters çevrilebilir prensibinin keşfi 19.yüzyılın en büyük keşiflerinden biri olarak bahsedilir.
1872’de davul tipindeki armatörü Hefner-Alteneck tarafından geliştirildi.Modifiye edilmiş formları içinde bu makine Siemens dinamo olarak bilinir.Bu makineleri Schuckert, Gulcher ,Brush, Hochhausen ve Edisonun yaptığı sayısız diğer icatlar takip etti.Dinamo makine yapılarının en eski günlerinde o doğrudan akım jeneratörleri olarak düzenlenildi ve muhtemelen o zamanda bu makinelerin en önemli uygulaması elektro kaplamacılığıydı.Düşük voltajın ve büyük akım uzantılarının amaçları doğrultusunda çalıştırıldı.
1887 başlarında alternatif akım jeneratörleri aşırı uygulamaları ve transformatörün ticari gelişimi içinde geldi.Bu anlamda yüksek akım uzunluğu düşük voltaj akımları ,düşük akım uzunluğuna ve yüksek voltajın akımına çevrilir ve tam tersi olarak uzun yoldan elektriksel gücün geçişinde köklü değişiklikler yapıldı.Dönen çeviricinin tanıtımı elektrik güç sisteminin uygulaması içinde ekonomiyi etkiledi.Burada bahsedilen dönüştürücü (adım-düşme geçişi ile bağlantı içinde) alternatif akımı doğrudan akıma dönüştürme şeklindedir(ve tam tersi).
Bataryanın voltaik’in veya dinamo elektrik makinesinin tanıtımı öncesinde aşırı derecede elektro kaplamada ve telgrafta kullanılıyordu.Voltaik piller açık ve kapalı veya sabit tür olarak iki tipte mevcuttu.Kısaca, açık tip kapalı çember içinde işlerlik gösteren kısa bir zaman sonra polarize eden ,diğer bir deyişle pil içinde serbest bırakılan gazlar.Bahsedilen pil negatif plakada yerleşir ve akım uzantısını azaltan rezistans kurar.Açık çember aralığındaki bu gazlar elimine veya absorbe edilir ve pil yeniden çalışmaya hazır hale gelir.Pil içindeki gazları oluşturan kapalı çember pilleri serbest bırakılma kadar hızlı bir şekilde absorbe edilirler ,ve böylece pilin dışı düzenli olmuş olur. Leclanché ve Daniell cell pilleri sırasıyla voltaik pillerin açık ve kapalı olanlarına örnek verilebilir.Açık piller günümüzde geniş çapta kullanılıyor özellikle kuru piller ve açık çember sinyal sistemlerinde kullanılıyor.Daniel’in bataryaları Amerika’da ve Kanada’da genel olarak telgraf içindeki elektromotor kuvvetin kaynağı olarak çalıştırıldı.Bu durum dinamolar var olmadan önceydi ve hala çoğunlukta yerel piller olarak kullanılıyor.Daniel’in bataryaları veya ‘yer çekimi’olarak da adlandırılan bu pillerin yanında Edison-Lalandet türleri de hala kapalı çember sistemleri içinde kullanılıyor.
19.yüzyılın sonlarına doğru ,ışık saçan ether terimi ortaya çıktı. Ether kelimesi Yunancadan doğdu ve köken olarak yanma,ışıma anlamlarına karşılık gelir.Eski zamanlarda düşünülen maddeler şimdilerde daha fazla betimlenmiş durumda.
Maxwell
1864’de James Clerk Maxwell ışığın elektromanyetik kuramıni duyurdu.Bu kuram muhtemelen dünyada elektriğin bilinmesi için atılan en büyük adımdı.Maxwell 1855-1856 gibi çok erken tarihlerde elektrik ve manyetizmanın alanları konusunda çoktan çalışmış ve onları yorumlamıştı.Bu süreç Fraday’ın kuvvet uzantılarının Cambridge Philosophical Society de okutulması zamanına denk geliyor.Fraday’ın çalışmasının basitleştirilmiş modeli kağıtta mevcut hale getirilmişti,ayrıca iki olayın nasıl birbirleriyle ilişkilendirildiğini ortaya koyuyordu.O , akımla ilgili bilinen her şeyi farklı denklemlerle azalttı.Bu türevsel denklemler yirmi çeşitlendirme içinde yirmi denkleme sahip.Maxwell’in bu çalışması Kuvvetin fiziksel uzantıları üzerine adıyla daha sonra 1861 yılının Mart ayında yayınlandı.Makinenin herhangi bir parçası üzerine etkileyen kuvveti saptayabilmek amacıyla biz onun momentumunu bulmak zorundayız ,daha sonra da bu momentumu değiştiriyor olduğu oran hesaplanır.Bu değişim oranı bize kuvveti verir. Lagrange tarafından yapılan hesaplama metodu daha sonra Hamilton’un denklemlerinin sağladığı bazı değişimlerle geliştirildi.Bu gelişim Hamilton’un prensibi olarak anılır,fakat bu denklemlerin orijinal şekilleri kullanıldığı zaman Lagrange’nin denklemleri olarak anılır.Maxwell mantıken bu hesaplama metodlarının elektro-manyetik alanlara nasıl uygulanabileceğini gösterdi. Dinamik sistem enerjisinin bir kısmı potensiyel enerji bir kısmı kinetik enerjidir.Maxwell alanın manyetik enerjisini kinetik,elektrik enerjiyi ise potensiyel olarak görürdü.
1862’lerde Kral’ın kolejinde ders yapılıyorken Maxwell elektromanyetik alanın yayılma hızını yaklaşık olarak ışık hızına eşit olduğunu hesapladı.O bunu rastlantıdan çok daha fazlası olarak gördü ve şöyle yorumladı; "Biz şu sonuçtan kaçınabiliriz;elektrik ve manyetik olguların nedeni olduğu aynı ortalamanın geçiş salınımlarından ışık oluşur."
Problem üzerindeki çalışmalar doğrultusunda Maxwell gösterdi ki denklemler manyetik ve elektrik alan dalga salınımların varlığını tahmin eder.Bahsedilen manyetik ve elektrik alanlar basit elektriksel deneylerden tahmin edilebilecek belli bir hızda uzay boşluğu boyunca seyahat eder.O zamanlar elde edilen veriler doğrultusunda Maxwell hızı 310,740,000 m/s olarak buldu.1864’da Elektromanyetiğin dinamik kuramı adlı yazısında ;elde edilen sonuçların doğrultusunda ışık ve manyetizma aynı maddenin eğilimi içindedirler ve ışık elektromanyetik kanunları doğrultusunda alan boyunca yayılan elektromanyetik karmaşadır.Bu noktada Faraday , onun öncesindeki Ampere ve diğerleri çoktan ipuçlarına sahiplerdi.Buna göre uzayın ışık saçan etheri ayrıca elektrik hareketinin belli bir aracıydı.Hesaplamalar ve deneyler doğrultusunda elektrik hızının saniyede 186,000 mil olduğu biliniyordu.Diğer bir deyişle ışık hızına eşit ki bu durum elektrik ve ışık arasında belli bir ilişki olduğu gerçeğini ortaya koyuyor.En eski filozoflar ve matematikçiler 19.yüzyılda elektromanyetik olgusunu belli bir uzaklıktaki hareketler ile açıklanabilirliği görüşüne sahiplerdi.Onların matematiksel metotlarla vardıkları sonuçlar yapayken Faraday’ın metotları analitikti. Faraday’ın gözünde kuvvetin uzantıları matematiksel olarak belli bir uzaklıkta kuvvetin çektiği uzay yerlerinde seyahat eder.Faraday gerçek hareketler içinde olgu yuvasının ortaya doğru gittiğini ileri sürdü;belli bir uzaklıkta elektrik sıvısının üzerindeki hareket gücü bulmaları memnun eden bir neticeydi.
Bu yöntemlerin her ikisi elektromanyetik olayı gibi ışığın yayılımını açıklama yönünden başarılıyken kaygılanılan niteliklerin temel olarak ne olduğuna dair görüşler birbirlerinden farklılık gösteriyordu.Matematikçiler yalıtakanların elektrik akımlarına engel olduğunu ileri sürdüler.Örneğin;bir Leyden şişeşi içinde veya elektrik kondansatör bir plakta elektriği toplar.Elektrik belli uzaklıktaki plağa doğru bilinmeyen hareket tarafından çekilir.
Maxwell,Faraday’dan daha ilerisini görebiliyordu.Ona göre eğer ışık elektromanyetik bir olaysa ve cam gibi dielektrikler boyunca geçiş yapabiliyorsa ,olay dielektrik içinde elektromanyetik akımın doğallığı içinde olmak zorundadır.Bunlar doğrultusunda birkaç iddiada bulundu;kondansatörün yükü içinde,örneğin;hareket yalıtkan da durmadı,fakat bazı yer değiştiren akımlar izole edilmiş orta kısım içinde kurulur.Akımlar ortada kalan kuvvetin yüklü kuvvete eşit olana kadar devam eder.Kapalı iletken çember içinde,bir elektrik akım ayrıca elektriğin yer değişimidir.
İletken elektriğin yer değişimine sürtünmeye benzeyen net bir rezistans sunar ve ısı iletken için geliştirilir,ayrıca ısı, akımın karesi ile doğru orantılıdır(durgun noktasında olduğu gibi).Hareket halinde olan elektrik kuvvet devam ettiği müddetçe akım akış halinde olmaya devam eder.Rezistans geminin su içinde ilerleme sürecinde karşılaştığı şeylere örnek verilebilir. Dielektriğin rezistansı maddeye göre değişir ve yayın sıkışma anındaki durumu ile karşılaştırılır.Bu sıkışma artan geri basınç üretir ve toplam geri basıncın ilk basınca eşit olduğu bir nokta vardır.İlk basınç yayın sıkışması için harcanan enerjiyi geri çektirdiği zaman,yay devreye geri döner.Eş zamanlı olarak yayın orijinal noktasına dönmesi söz konusudur, bu da ters yönde bir tepkime üretir.Sonuç olarak iletken içindeki elektrik değişimi yüzünden akım devamlı olabilirken dielektrik içindeki akım yer değişimi anidir ve devre içinde indüktans veya kapasitans tepkimelerine nazaran rezistans tepkimesi çok daha azdır.Deşarjın akımları alternatif veya salınım halindedir.
Maxwell dielektrik içindeki yer değiştiren akımları uzay boşluğuna genişletmişti.Işığı eter içinde elektrik akımının değişiminin belirtileri olarak görmüştür, ve bu akımın ışık titreşimlerinde titreştiğini ,bu titreşimler indüksiyon ile eterdeki bitişik titreşimlere eş değer titreşimler kurar.Bu yolla, ışığın titreşimlerine eş değer olan salınımlar eter içindeki elektromanyetik etki olarak yaygınlaştırılır.Maxwell’in ışığın elektromanyetik kuramı uzay boşluğu içinde elektrik dalgaların varlığını net olarak göz önünde bulundurdu.Onun takipçileri bu kuramın doğruluğunu deneysel olarak kanıtlamayı görev olarak üstendi.1871’de Maxwell fiziksel özelliklerin matematiksel sınıflandırılması üzerine yorumlar adındaki yazıları yayınladı.
19.yüzyılın sonları
1887’ de, Alman fizikçi Heinrich Hertz var olan elektromanyetik dalgaların gerçekliğini bir deney serisinde, Maxwell ve Faraday’ın tahmin ettiği gibi çaprazlama serbest uzay elektromanyetik dalgaların bazı uzaklıklar üzerinde hareket edebileceğini göstererek kanıtlamıştır.Hertz çalışmalarını ‘Elektirik dalgaları: araştırmalar tükenebilir hızda olan elektrik hareketinin uzaydaki yayılımı üzerine’ adlı bir kitabında yayınlamıştır. Uzaydaki elektromanyetik dalgaların keşfi 19.yüzyılın kapanış zamanlarında radyonun gelişimine neden oldu.
1874’te , Elektrokimyada bir saldırı birimi olarak düşünülen elektron, 1894’te elektron terimini yaratmış olan G. Johnstone Stoney tarafından önerilmiştir.Plazma bir Crookes tüpünde ilk kez belirlendi ve bu yüzden , 1879’da, Sir William Crookes tarafından tanımlandı.(Plazmayı ,”ısı yayan madde” olarak adlandırdı).Elektriğin yeri ,Sör William Crookes sayesinde,bu güzel Crookes tüplerinin fenomenlerinin ,yani, Katot ışınlarının keşfi yol açmıştır ve daha sonra Röntgen ya da X-ışınlarının keşfine yol açacaktır.Elektriksiz tüpün uyarıcılığı gibi, ışınların keşfi süresiz olarak ertelenebilirdi.Bu nedenden dolay,söz konusu olan durum tepeden bakılmamalıdır.Bu noktada,Dr. William Gilbert elektriksel bilimin kurucusu olarak adlandırıldığı not edilir.Ama,bu göreceli ifade olarak kabul edilmelidir.
Elektrik ve manyetik kuvvetleri ve enerji akı , ve bağımsızca vektör analizle birlikte formüllendirilmesi açılarından Maxwell’in alan denklemlerini yeniden formule eden Oliver Heaviside kendi kendine öğrenen iyi bir bilim adamıydı.Uzaydaki yüksek basınç ve okuyucuların dikkatsizlikleri anlık kesilmenin gerekli olmasını gösterdiğinde, denemelerinin serilerinde 1885’den neredeyse 1887lere kadar elektrik alanında başlatılan ,"Elektromaynetik Indüksiyon ve onun Yayılımı", adlı çalışma (ed.,onların etrafında iletken olmayan maddeler vasıtasıyla teller boyunca elektromanyetik dalgalarının yayılımıyla ilgilenen işin sonraki kısmı) devam etti.( Görülen sona kalan parça Aralık 31,1887).Oliver Heaviside elektromanyetizmanın soyut formülünün yorumunu yazdı.Matematikçileri onlara yardım etmeleri için çalıştırdıklarında, doğru doğa bilimcilerin asıl konularını takip ettikleri için Oliver Heaviside bilinen fenomenlerin bağlantılarını ortaya çıkarmak amacıyla ve elektromanyetik fenomene bir bilgi kazandırmakta anlaşılabilir bir düşünceyle yazmıştır.Onun yaşamının çoğunda bilimsel kuruluşlarla anlaşmazlık içinde olmasına rağmen, Heaviside gelecek uzun yıllar boyunca matematiğin ve teknik bilimlerin esas görünüşünü değiştirdi.
Eğer taslağı oluşturulmadıysa da ,Heaviside tarafından oluşturulan kaynak olanElektro-Manyetik kuram ‘den sonuçlandırılan elektromanyetik kuram alanındaki değişimler en azından bu kitapta gösterilmiştir. Onlardan ikisi aşağıdaki gibi ifade edilebilir ;
- Manyetizma hareketin fenomeni ve statik fenomen olmaması; ayrıca bu hareket girdap gibi dönenden çok dönüştürülebilir olması kuvvetli bir ihtimal
- Tüm elektrik akımlarının eterdeki elektro-manyetik dalgaların dağıtımlarındaki emisyon üzerine olgu sonucu olması
Çalışmalarının temel sonuçları iki mislidir.(1) Sadece matematiksel fizik alanında çalışanlar için önemli olan ilk temel sonucu tamamen matematikseldir.Mr. Heaviside tarafından geliştirildiği gibi vektörel cebirin sistemi dörtlü grupların metotlarını fiziksel incelemeler için kolaylaştırmak amacıyla kullanıldı.(2)İkinci temel sonuç fizikseldir.O ,eterin ana özellikleriyle Hertzian fenomeni ve Teslaic fenomeni,ses iletişim bilimi ve telgrafın anlaşılması güç problemlerinden daha da fazla birleştirici olmasını oluşturur.Aydınlığa kavuşturulan bu bağlantıda açıkça görülüyor ki ; kitabın hüneri, tüm fiziksel analizlerin her bakış açısındaki hedefe sıçrama hamlesi gibi , tüm fiziksel fenomenlerin çözünürlüğünün eter aktivitelerine ve eterdeki maddelere dinamik kuralları altında uygulanmasını gösterir.
Son 1890’lar boyunca,bir grup fizikçi kondaktörler,elektrolizler,ve farklı şekilde adlandırılan ayrık birimlerde oluşturulmuş katot ışın tüpleri elektriksel iletimin olduğu çalışma alanlarında gözlem yaptıkları için elektriğe çözüm getirdiler.Ama bu birimlerin gerçekliği zorlama bir yolla kabul edilmedi.Yine de,buna ek olarak ,katod ışınların dalga benzeri özellikleri olduğuna dair belirtiler vardı.
Faraday,Weber, Helmholtz , ]], Clifford ve diğerleri bu görüşün işaretlerine sahiplerdi; ve Zeeman, Goldstein, Crookes, J.J.Thomson ve diğerlerinin deneysel çalışmaları bu görüşü oldukça güçlendirdi.Weber bir diğerinin de etkisinden olan elektriksel atomların varlığından dolayı olan elektriksel fenomen pozisyonlarına göreli hızlanmalarına ve hızlarına dayandırıldığını tahmin etti.Ayrıca,Helmholtz ve diğerleri elektriksel atomun varlığı Faraday’ın elektroliz kurallarından takip ettiğini ve ayrıştırılmış elektrolitin her bir iyonunun gösterildiği “elektron” terimi üzerine ilgilenen Johnstone Stoney elektriğin kesin ve sürekli niceliğini taşıması, ve bunlar yüklü iyonların nötr cisimlerin elektrogitarları üzerine yayılmasından dolayı anlık olması gerektiği ileri sürülmüştü.Fakat,kısaca bu durum elektriksel atomlardaki gibi bağımsızca varlığı olabildiğinde söz konusu olmuştur; oysa 1887’de , Clifford “eğer tamamen bu küçük akımdan oluşmazsa,her materyal atom küçük bir elektrik akımı üzerine taşınmasına inanmak için mühim bir neden vardır” şeklinde yazmıştı.
1889’da ,Sırbistanlı American mühendis olan Nikola Tesla Sergileme Uluslararası Posta Birliğinde Hertz’in deneylerini öğrendi, ve yüksek frekansta ve geliştirilen “yüksek-frekans” alternatör (çalıştırılan 15,000 hertz) yüksek potensiyel akımda kendi deneylerine başlamıştır.
Sırbistan Amerikan mühendisi olan Nicola Tesla 1889'da Evrensel bir sergide Hertz'in yaptığı deneyleri öğrendi ve böylece bu öğrendiklerini onun kendi deneyleri içine yerleştirdi.Çok yüksek frekansta ve çok yüksek potansiyel akım içinde gelişen yüksek-frekanslı ateşleme jeneratörü ortaya çıkarmış oldu.Bu ateşleme jeneratörü yaklaşık 15.000 hertz'de çalıştırıldı.Nicola Tesla onun gözlemlerinden yola çıkarak şöyle bir sonuca vardı; Mxwell ve Hertz'in havayla gelen elektromanyetik dalgaların varlığı hakkında yanlış düşüncelere sahip olduklarını ileri sürüyordu.Burada bahsedilen elektromanyetik dalgalar elektrostatik zorlama olarak adlandırdığı şeye dayandığını ileri sürer.Fakat, Maxwell'in iddiası içinde yüksek bir potansiyel gördü;Buna göre ışık ve elektrik aynı olgunun parçasıydı,o yeni tür olan kablosuz elektrik ışığının yaratılma yoluydu.1893'den itibaren Nicola Tesla Işık ve Diğer Yüksek Frekanslı Olgular üzerine dersler veriyordu.Ayrıca, bunlara ek olarak kablosuz bir şekilde Geissler tüplerinin ışıklandırılmasının nerede olacağını gösterme onun verdiği dersler dahilindeydi. Nicola Tesla kablosuz güç dağılım sistemini geliştirme denemeleri için birçok yıl çalıştı.
1896 yılında J.J. Thomson yaptığı deneyler doğrultusunda gösterdi ki; katot ışınları gerçek anlamda taneciklerdi ve yük kütle oranı için doğru değer buldu, ayrıca yük/kütle oranının katot materyalinden bağımsız olduğunu gösterdi.O hem kütlenin hem de yükün tahminlerini doğru verdi.Zerre olarak adlandırılan katot tanecikleri bilinen en düşük kütleli iyon kütlesinin muhtemelen binlercesine katot ışın taneciklerinin sahip olduğunu gösterdi.Aynı zamanda o ilerde gösterdi ki; radyoaktif materyal,ısıtılmış materyal ve aydınlatılmış materyal tarafından üretilen negatif yüklü tanecikler evrenseldir.1897 yılında Thomson tarafından Crook tüp katot ışın maddesi tanımlanmış oldu.
19. yüzyılın sonlarında Michelson-Morley deneyi Albert A. Michelson ve Edward W. Morley tarafından şu an Case Western Reverse üniversitesi tarafından gerçekleştirilmiştir. Luminiferous Aether kuramıne karşı kanıt olduğu düşünülmüştür. Bu deney ayrıca ikinci bilimsel devrimin en önemli kuramsal olaylarından birisidir. Bu deney için Michelson 1907 de Nobel ödülünü kazanmıştır. Dayton Miller deneye devam etmiştir ve deneyle ilgili binlerce veri toplamış ve nihayetinde en başarılı girişim aracını elde etmiştir. Miller ve diğerleri, Morley gibi, bu konuda deney ve gözlem yapmaya devam etti. Önerilen aether-dragging kuramlari önemsiz sonuçlar verebilir ama bunlar daha karışık, arbitrary-looking katsayıları kullanmaya ve fiziksel yaklaşımlar yapmaya yatkındı.
19. yüzyılın sonunda elektrik mühendisleri fizikten ve icat yapmaktan ayrı kalmışlardı sanki başka birer işe sahiplerdi. Elektrik iletiminin tekniğini inceleyen, geliştiren ve mükemmelleştiren ve bunun yanında bütün dünya devletlerinden destek alan elektriksel telekomünikasyon ve telgraf ağını kuran şirketler kuruldu. Bu alandaki öncülere 1847 yılında kurulan Siemens Ag nin kurucusu Werner von Siemens ve Cable& Wireless’ın kurucusu John Pender da dahildir.
1886 yılında ilk defa ateşleme sistemi halka gösterilmiş oldu.Çok büyük iki faz alternatif akım jeneratörleri İngiliz elektrikçi J.E.H Gordon tarafından 1882 yılında inşa edildi. Lord Kelvin ve Sebastian Ferranti ayrıca bu yeni ateşleme sistemini geliştirdi.Bu ateşleme sistemi 100 ve 300 hertzlik frekanslar üretiyordu.1891 yılından sonra çok fazlı ateşleme sistemi karışık ve farklı fazlı akım ihtiyacını gidermek amacıyla tanıtılmış olundu.Daha sonrasında ateşleme sistemi on altı ve yaklaşık 100 hertzlik çeşitli alternatif akım frekanslarında dizayn edildi.Ayrıca bu dizayn ark ve akkor ışıklandırma ve ayrıca elektrik motorları kullanımı içindi.
Kalite ve ekonomik bakımından çok büyük niteliklerde elektrik akımının sağlanılma mümkünlüğünün anlamı akkor ve ark ışığının gelişmesine dinamo elektrik makinesinin enerji vermesi ile eş değerdir.Bu makineler ticari temellere ulaştığı zaman, voltaik bataryalar yalnızca elektrik ışığı ve güç için gereken akım kaynağının mevcudiyetiydi. Fakat, bu bataryaların maliyeti ve güvenilebilir çalışma hali içinde onların çalışma haline devam edebilme zorlukları, pratik ışık amaçları için onların kullanımını engelleyiciydi.Ark ve akkor lambalarının çalışma tarihi yaklaşık olarak 1877 yılına denk gelir.
1880 yıllarında ,fakat, bu ışıklandırmaların genel kullanımına yönelik ilerlemeler çok az yapılmıştı, bu endüstrinin hızlı sonradan gelen büyümesi genel bilginin temeliydi.Depolanmış bataryaların çalışması ,ki temel olarak ikincil bataryalar ve akümülatörler olarak adlandırılır, yaklaşık olarak 1879'da başladı.Bu bataryalar şimdilerde çok büyük oranda yarar sağlanılıyor.Bu yararlanmalara örnek olarak şunlar verilebilir;indirici trafo merkezlerinde,elektrik-güç evlerinde dinamo makinesi ,santral yardımcı teçhizatı, elektrikle çalışan otomobillerinde,çok geniş sayılar içinde otomobil ateşleme ve başlam sistemleri içinde kullanılır.Bunlara ek olarak alarm telgrafları ve diğer sinyal sistemleri içinde de kullanılır.
1893 yılında Dünya'nın Columbian Uluslararası Fuarında elektrik ile ilgili şeylerin mevcut olduğu sergilere adanmış bir bina tutulmuştu.Genel Elektrik Şirketi ( Edison ve J.P.Morgan tarafından arka çıkılmıştır.) bir milyon dolarlık maliyetinde doğrudan akıma sahip olan elektriksel sergileri güçlendirmek amacıyla destekledi.Fakat, Westinghouse ,Chicago'daki Colombya Sergisini aydınlatmayı destekledi.Bunu maliyetin yarısına denk gelen alternatif akım ile gerçekleştirilebileceği görüşüne sahiptİ, ve böylece Westinghouse teklif kazanmış oldu.Bu durum tarihte görülmüş ilk girişimdi ve hatta devrimsel bir hareket olduğu söylenilebilir.Böylece, George Westinghouse Colombya'da yapılan dünyanın uluslararası sergisinde , serginin ışıklandırılmasını sağlayarak elektriğin gücü halka bu şekilde tanıtılmış oldu, bu da elektrik açısından devrimsel nitelik tAşımaktadır.
İkinci Endüstriyel Devrim
1885 ve 1890 arasında İtalya’da olan Galileo Ferraris,Amerika’da Nikola Tesla, Almanya’da Mikhail Dolivo-Dobrovolsky elektromanyetik indüksiyon ile kombine edilmiş çok fazlı akımları keşfetti.Bahsedilen elektromanyetik indüksiyon alternatif devre indüksiyon motorunun gelişmesine neden olmuştur.Alternatif devre indüksiyon motoru İkinci Endüstriyel Devrimde haber taşıyıcılara yardımcı oldu.19.yüzyılın sonları ve 20.yüzyılın başlarına doğru elektriksel teknoloşinin hızlı gelişimi ticari anlamda rekabetçi bir ortamın oluşmasına neden oldu.1880’lerin sonlarına doğru Akımların Savaşı içinde George Westinghouse ve Thomas Edison birbirlerine karşı muhalif oldular.Bu durum George Westinghouse tarafından desteklenilen alternatif akımın (AC) elektrik güç dağılımı kullanımına karşılık Thomas Edison’un direk akımı (DC) için promosyon yapmasından dolayı ortaya çıkmıştır.
Birçok mucit ticari sistemin gelişmesinde yardımcı oldu. Samuel Morse, uzun sıralı telgrafın mucididir; Thomas Edison ticari olarak elektriksel enerji dağıtım ağ sistemini keşfeden kişidir.Ayrıca, George Westinghouse, elektromotivin mucidiyken , Alexander Graham Bell, telefonun mucidi olmakla beraber başarılı telefon kurumunun kurucusudur.
1871’de elektrik telgrafı çok büyük bir oranda büyüdü ve dünyada medeniyetleşmiş her ülkede kullanılır oldu.Ayrıca, bir ağ sistemini oluşturan elektrik telgrafın uzantıları arazi üzerindeki tüm yerleri kapsadı.Kullanım halindeki sistem daha çok elektromanyetik telgraftı.Bu telgraf çeşidi New Yorklu S. F. B. Morse un sayesinde oluşturulmuş bir makinedır,ayrıca bu sistemin değiştirilmiş halleri de kullanım içindeydi.Doğu ve Batı yarım kürelerine bağlanmış denizaltı kabloları ayrıca o zamanlar başarılı işlemler yapmışlardı.
1918’de elektrik ışığının ,elektrik demir yollarının ve diğer amaçlar için (bunların tümü dinamo makinesinin mükemmeleştirilmesi ile daha pratik halde tekrarlanılabilir). Kullanılan elektriğin çeşitlendirilmesi ,1871 öncesinde elektriksiz hayatın varlığına inanılmasını güç hale getirdi.O yıllarda bir yazar elektriğin uygulamaları üzerine yazdığı bir kitapta ‘’elektriğin keşfi ile ortaya çıkan kullanımların en önemli ve dikkat çekici olanı telgraftır.’’Bu cümle o zamanlar için doğru olsa da zaman kavramı 1876’dan ibaret olmadığı ve gelişmelerin günden güne değişerek ilerlediği için söylenilen cümle ileriye yönelik değildi.O yıllarda Alexander Graham Bell, sayesinde icat edilen telefonun ticareti samimiyet ile başlamıştı.O zamandan beri elektriğin eş dalları her yönde atılan büyük adımlarla öylesine gelişti ve gelişmeye devam ediyor ki bu dallarda gelişme sürecinin sınırlandırılması çok güç. Elektriksel cihazlar endüstri ve sanatsal alanda da kendini gösterdi.
Alternatif devre (AC), doğrudan devre (DC) ile merkezi güç üretimi ve dağıtımında yer değiştirdi ve böylece güö dağıtımının verimliliği arttırılmış oldu.Thomas Edison’un DC’yi kullanarak oluşturduğu düşük voltaj dağılımı diğer fizikçiler tarafından AC cihazları ile önemini kaybetti.AC cihazlarını yapanlar ve sistemleri ise; Westinghouse'nın AC sitemi, Tesla’nın AC icadı ve Charles Proteus Steinmetzın kuramsal çalışması.Sonuç olarak Genel Elektrik şirketi (Thomas Edison’un şirketi ve AC’ye dayalı rakip Thomsan-Houston arasındaki birleşme tarafından oluşturulmuş bir şirketti.) alternatif devre makinelarını üretmeye başladı.Alternatif devrede elektrik güç uzantılarının düşük maliyette elektriği çok uzak bir mesafeden iletebileceği fark edildiği zaman merkezileştirilmiş güç jeneratörlerinin oluşturulması mümkün oldu.Bu durum güç trafoları kullanılıp dağılan yolan karşı voltajın değişebilme avantajına sahip olması ile gerçekleşir.Voltaj ilk ileti için yüksek (on binlerce volttan yüz binlercesine ) bir oranda arttırıldı.(temsili sayı düşük kilowatt dizimi içinde jeneratör voltajı).
1891’de yapılan Uluslararası Elektro-Teknik Gösteriminde yüksek orandaki gücün yani üç fazlı akımın uzun yoldan geçişi ön plana çıkartıldı.Bu 16 Mayıs ve 19 Ekim arasında Frankfurtta "Westbahnhöfe" (Batı Demiryolu İstasyonu) adındaki eski bir istasyonda yapıldı.Yüksek gücün, üç fazlı elektrik akımın, ilk uzun uzaklıktaki geçişi sergilendi.Bu üç fazlı akım Lauffen da 175 km uzaklıkta yaratıldı.Bu başarılı deneme sonucunda akım,dünya boyunca elektriksel geçiş ağ sistemi için kurulmuş oldu.
Çok daha fazlası demir yolu terminal özelliklerinin gelişmesi için yapıldı.Zor olan şey bu ülkenin tüm önemli lokomotiflerinde elektrikle çalıştırılmadıklarını ret eden lokomotif mühendisi olan birilerini bulmaktı.Olayların diğer bir gelişim süreci elektriksel güçten yararlanma beklentisini eşit bir şekilde arttırdı.Dünyanın her bölgesinde düşen suyun gücü ,diğer bir deyişle dünyanın başlangıcından itibaren boşa gidiyor olan doğanın daimi hareket makinesi elektriğe dönüştürüldü ve kullanışlı ,ekonomik olarak çalıştırılabilecek noktalara yüzlerce uzaklıktaki tel tarafından iletildi.
İskoçyalı elektrik mühendisi olan James Blyth tarafından İskoçya’dan 1887 yılının Haziran ayında ilk defa elektrik üretimi için rüzgar gülü inşa edildi. Charles F. Brush tarafından 1887-1888 ararlığında Atlantik, Clevaland,Ohio’da büyük ve ağır makine dizayn edilip inşa edildi.Bu, onun mühendislik şirketi olan evinde inşa edildi ve 1886’dan 1900’e kadar çalıştırıldı.Adını verdiği Brush rüzgar türbini 56 fit (17m) çapındaki bir motora sahipti ve 600 foot (18m)lik kuleye monte edildi.Bugünün standlarına göre çok büyük olmasına rağmen ,makine yalnızca 12 kilowatt güç üretiyordu.O 144 pervane kanadına sahip olduğu için nispeten yavaş dönüyordu.Dinamo bağlantısı ya bataryayı ya şarj etmek ya da 100 akkorluk ışık lambasını ,üç ark lambasını ve Brush’un laboratuvarındaki çeşitli motorları çalıştırmak için kullanıldı.Bu makine 1900’den sonra elektrik ( Cleveland’ın merkez istasyonunda mevcut )olduğu zaman önemini yitirdi ve 1908’de bırakıldı.
20.yüzyıl
Elektrik ve manyetizmanın çeşitli birimleri kabul edilip dünyanın elektriksel mühendis kurumlarının temsilciliği tarafından adlandırılmıştır.Bu birim ve adlar Amerika ve diğer ülkelerin hükümetleri tarafından onaylanılıp yasallaştırılmıştır.Böylece İtalyan Volta’dan dolayı elektromotor birimi olarak volt kabul edilirken Ohm kanunun duyurulması ile direncin birimi ohm; ünlü Fransız bilim adamından dolayı da akım yoğunluğunun birimi amper olarak kabul edilmiştir.Ayrıca, Josep Henry ve onun karşılıklı indüksiyon çalışması adına yaptığı erken ve önemli deneylerden sonra indüktansın birimi olarak Henry kabul edildi.
Deward ve John Ambrose Fleming saf metallerin mutlak sıfır noktasında mükemmel elektromanyetik iletkenler olduklarını ileri sürdüler.( daha sonra Dewar direncin olmaması üzerine olan görüşünü orada her zaman biraz direnç vardır şeklinde değiştirdi.) ). Walther Hermann Nernst onun termodinamikle ilgili üçüncü kanununu geliştirdi ve mutlak sıfır noktasının ulaşılamaz olduğunu ileri sürdü. Carl von Linde ve William Hampson adındaki ticari araştırmalar yaklaşık olarak aynı zamanda Joule-Thomson etkisi üzerine patenler almışlardır.Linde’nin patenti yenileyici ters akış metodunu kullanmasından dolayı kurulmuş gerçeklerin sistematik buluşlar içinde 20 yıl boyunca zirvedeydi.Birleştirilmiş bu süreç Linde-Hampson liquefaction süreci olarak bilinir. Heike Kamerlingh Onnes onun araştırmaları için bir tane Linde makinesi sattı. Zygmunt Florenty Wroblewski düşük sıcaklıkta elektriksel özellikler konusunda araştırma yaptı, fakat onun araştırması kazayla ölmesinden dolayı erken son buldu.1864 yıllarında Karol Olszewski ve Wroblewski aşırı soğuk sıcaklıkta atlayan direncin elektriksel olgusunu tahmin ettiler. Wroblewski ve Olszewski 1880’lerde bunun kanıtlarını belgeledi. Onnes Leidende bulunan Leiden Üniversitesinde ilk defa helyumu sıvılaşmış helyumu ürettiği ve süperiletkenliki sağladığı için 10 Haziran 1908 bir dönüm noktası olarak sayılır.
1900’de William Du Bois Duddell ötücü arkı geliştirdi ve en düşük tondan yüksek tona kadar melodik sesler üretti.
Lorentz ve Poincaré
1900 ve 1910 arasında Wilhelm Wien, Max Abraham, Hermann Minkowski, veya Gustav Mie gibi birçok bilim adamı doğanın bütün kuvvetlerinin elektromanyetik orijin(bu elektromanyetik dünya görüşü olarak adlandırılır) olduğuna inanıyorlardı.Bu 1892 ve 1904 yılları arasında Hendrik Lorentz tarafından geliştirilen elektron kuramı ile ilişkilendirildi.Lorentz cisim ve eter arasında sert bir ayrım tanıttı,bu yüzden onun modeli içinde eter tamamen hareketsiz ve uygun komşu cisimlerin içinde hareket halinde kurdurulamayacak durumda.Öncesinde oluşturulan diğer elektron modellerinin aksine eterin elektromanyetik alanı elektronlar arasında ara bulucu olarak görülür ve alan içindeki değişiklikler ışık hızından daha hızlı olmadan yayılabilir.
1896’da , Lorentz Kerr etkisi üzerine yazdığı tezden sonra, Pieter Zeeman onun gözetleme gözlemcisinin emirlerine itaat etmeyi red edip güçlü manyetik alan tarafından üretilen spektral çizgilerin ayrılmasını ölçek amacıyla labaratuar araçlarını kullandı.Lorentz onun kuramıne dayalı Zeeman etkisini kuramsal olarak açıkladı,bu durum her ikisinin 1902’de fizik alanında Nobel ödülü almasını sağladı.1895’de Loretnz’nin temel konsepti v/c derecesinin şartları için ‘’eş değer cümlelerin kuramı’’ydi.Bu teorem hareket halindeki bir gözlemcicnin(etere göre) geri kalan gözlemciler gibi aynı gözlemi yapmasını sağlar.Bu teorem 1904’de Lorentz tarafından bütün derecelerin şartları için genişletildi.Lorentz şöyle belirtti; yapıda değişiklikler olduğu zaman uzay-zaman çeşitlendirilmesini değiştirmek de gerekliydi.Lorentz Fizeau deneyini ve ışık sapmasını 1895’de yerel zamannın matematiksel içeriğinden bahsederken Michelson –Morley deneyini açıklamak için de 1892’de fiziksel uzunluk daralması gibi konuları tanıttı. O, Joseph Larmor (1897, 1900) ve Lorentz (1899, 1904) tarafından Lorentz dönüşümü olarak adlandırılan formüllerle sonuç buldu.1921-1928 aralığında şöyle bir çıkarımda bulundu;yerel zaman onun tarafından çalışma hipotezi ve matematiksel beceri olarak görülürken o , doğru zaman olarak eter içinde kalan saatleri esas zaman olarak göz önünde bulunduruyordu.Bu yüzden , Lorentz’in kuramı modern tarihçiler tarafından matematiksel geçişlerin eter içinde geri kalan ‘gerçek’ sistemden hareket halindeki ‘simgesel’ sistem içinde olma durumu olarak görülür.
Lorentz’in devam eden çalışmaları sonrasında ,Henri Poincaré görecelik prensibi konusunda çok fazla durumları formülle etti ve bunları elektrodinamik ile harmanlaştırmayı denedi.O eş zamanda ışığın hızına bağlı olan kullanışlı düzeni açıkladı,böylece mümkün olduğu kadar basit olan doğa kanunlarının ispatsız kabul edilmesi ışık hızının sabitliğini kullanışlı hale getirmiş olacaktı.1900’de Henri Poincaré, Lorentz’in yerel zamanını ışık sinyalleri ile saat senkronizasyonu sonucu olarak yorumladı ve kütle nin simgesel sıvısı olarak adlandırılan şeyin elektromanyetik enerjisi ile karşılaştırarak elektromanyetik momentumu tanıtmış oldu.Ve son olarak 1905’in Haziran ve Temmuz aylarında yer çekimin de dahil olduğu doğanın genel kanunu olan görecelik prensibini açıkladı.O,Lorentz’in birkaç hatasını düzeltti ve elektromanyetik denklemlerin Lorentz ortak değişkenini kanıtladı.Ayrıca, Henri Poincaré elektron düzenini dengede tutmak amacıyla elektriksel olmayan kuvvetlerin varlığını destekledi ve elektromanyetik dünya görüşünden zıt olarak, yer çekiminin elektriksel bir kuvvet olmadığını ileri sürdü.Fakat, tarihçiler şunu ifade ettiler; Henri Poincaré hala eter kavramını kullanmıştı ve ‘’görünen’’ile ‘’gerçek’’zaman arasında bir ayrım yapmıştı, bu yüzden modern anlamda özel görecelik kanunu icat etmedi.
Einstein'nın Mükemmel Yılı
1905’de , Albert Einstein patent ofisinde çalışıyorken en büyük Alman fizik dergisi olan Annalen der Physiknde 4 yazı yayınladı.Bunlar Mükemmel Yılın Yazıları olarak tarihte yerini aldı..
- Işığın parçacıklı yapısı üzerine yazılmış kağıtta bir iddia ileri sürdü; özellikle fotoelektrik etkisi konusunda yapılan net deneysel sonuçları yasayı daha anlaşılır kılabilir,bu yasaya göre ışık, enerjinin ayrık paketleri (kuanta) olarak madde ile etkileşime girer.Bu iddea 1900’de Max Planck tarafından tamamen matematiksel olarak tanıtılmıştı ve görülüyor ki ışığın dalga kuramı ile çelişki halinde Einstein 1905a.Einteiin’ın bu kuramı kendisinin ‘devrimsel’ olarak nitelendirdiği tek çalışmasıydı.
- Brownian hareketi üzerine yazdığı yazıda moleküler hareketin doğrudan kanıtı olarak çok küçük nesnelerin rastalantısal hareketlerini açıkladı,böylece atom kuramıni desteklerEinstein 1905b
- Hareket halindeki cisimlerin elektromanyetiki üzerine yazdığı yazıda radikal özel görecelik kuramıni tanıttı.Buna göre,gözlemcinin hareket durumu üzerindeki gözlemlenilmiş ışık hızı nın bağımsızlık durumu eş zamanlılık kavramı açısından temel değişiklikler gerektirdi.Bunun sonuçlarına hareket halindeki cisimlerin zaman-uzay durumunu da dahil eder.Bu hareket halindeki cisimler gözlemcinin durumuna göre yavaşlar ve temasa geçer.Bu yazı ışık saçan eter iddiasında-fiziğin zaman konusunda başta gelen kuramlarden biri- gereksizdi. Einstein 1905c
- Onun kütle-enerji denkliki üzerine yazısında (öncekilerinden faklı bir içerik olarak göz önünde bulunduruluyor),Einstein onun özel görecelikle ilgili denklemlerden sonuç çıkardı,bu daha sonra çok iyi bilinen açıklamasıydı.Buna göre, kütlenin çok küçük miktarları büyük miktarda enerjiye dönüştürülebilir. Einstein 1905d
Tüm bu dört yazı bugün çok büyük bir başarı olarak görülüyor ve bu yüzden 1905 yılı Einsten’ın "Harika Yıl". olarak bilinir.Fakat o zamanlar bu yazılar çoğu fizikçi tarafından önemli olarak görülmüyordu ve bu yazıları değerlendiren fizikçilerin birçoğu net olarak ret etmişti.
20.yüzyılın son yarısı
Kuantum kuramının ilk formülü Paul Adrien Maurice Dirac sayesinde madde ve radyasyon ilişkisini tanımlayarak ortaya konmuştı.Paul Dirac , 1920 boyunca,bir atomun kendiliğinden yayılma sabitini hesaplayabilen ilk kişiydi.Paul Dirac elektromanyetik alanın nicelenmesini , taneciklerin operatörlerini imha etme ve yaratma içeriği ile harmonik salınımların birliği olarak tanımlar.Bunu takip eden yıllarda, Wolfgang Pauli, Eugene Wigner, Pascual Jordan, Werner Heisenberg ve Enrico Ferminin sayesinde oluşturulmuş seçkin kuantum elektromanyetik formülünün katkısıyla protonların ve yüklü taneciklerin dahil olduğu fiziksel süreçlerin için herhangi bir hesaplamanın oluşturulması mümkün kılınabilecekti.Fakat, 1937-1939 arasında Felix Bloch , Arnold Nordsieck ve Victor Weisskopf tarafından yapılan çalışmaların ortaya çıkardı ki; bahsedilen hesaplamalar yalnızca pertürbasyon kuramının ilk durumu için güvenilebilir ve bu problem çoktan Robert Oppenheimer tarafından ifade edilmişti.Sonsuzluk serisi içinde çok yüksek dizilimlerde ,bu tür hesaplamaların anlamsızlığı kuramın içsel istikrarlığı üzerine şüpheler ortaya çıkardı.O zamanlar bu problem için herhangi bir çözüm gösterilmedi ve bu durum özel görecelik ve kuantum mekaniği arasında var olan temel uyuşmazlık olarak görüldü.
1938 yılının Aralık ayında Alman kimyacılar olan Otto Hahn ve Fritz Strassmann Naturwissenschaften adında bir el yazması gönderdiler.Bu yazıya göre onlar nötron ile uranyum]]u bobardıman ettikleri zaman baryum elementini elde etmişler; aynı zamanda onlar bu sonuçları Lise Meitner ile paylaştılar.Meither ve onun yeğeni Otto Robert Frisch bu sonuçları nükleer fizyon gibi doğru bir şekilde yorumladı.Frisch bunu 13 Ocak 1939 tarihinde deneysel olarak kanıtladı.1944’de Hahn kimya nükleer fizyonun keşfi ile Nobel Ödülü aldı. Nükleer fizyonun keşfini belgeleyen bazı tarihçiler Meitner’in Hahn ile Nobel Ödülü alması gerektiğine inanıyorlardı.
Kuantum kuramı ile ilgili zorluklar 1940’ın sonlarına doğru arttı. Mikrodalga teknolojisi ile ilgili gelişmeler bir hidrojen atomunun seviyesini değiştirebilme adına daha net ölçüm alınmasını mümkün kıldı.Bu durum Lamb değişimi ve elektronun manyetik momenti olarak bilinir.Bu deneyler kuramı açıklamayan tutarsızlıkları anlaşılır hale getirdi.1950’lerde kabarcık ve kıvılcım odalarının keşfi ile deneysel tanecik fiziği hadron olarak adlandırılan büyük ve sürekli gelişen tanecikleri keşfetti.Görüldü ki bu taneciklerin çok büyük bir sayısı esas tanecikler olmayabilir.
Bell Labs 1945’de savaşın sonlarından sonra Katı Hal Fizik Grubunu kurdu.Bu gruba liderlik eden William Shockley ve kimyacı Stanley Morganken bu gruba dahil olan diğerleri ise; John Bardeen ve Walter Brattain, fizikçi Gerald Pearson, kimyacı Robert Gibney, elektronik uzmanı Hilbert Moore ve birkaç teknisyen.Onların görevi kırılabilen cam vakum amplikatörüne katı hal alternatifi bulmaktı.Onların ilk girişimi iletkenliği etkilemek amacıyla yarım iletken üzerindeki harici elektriksel alan kullanma hakkında iddialara sahip olan Shockey’e dayalıydı.Bu denemeler bütün materyal ve dizilimler içinde her zaman başarısızlığa uğradı.Bu grup Bardeen kuramı destekleyene kadar duraksadı.Bu kurama göre, istenilen yüzey durumları alanın yarı iletkenden nüfuz etmesini önledi.Grup odaklarını bu yüzey durumlarına doğru çevirdi ve onlar hemen hemen günlük olarak çalışmalarını tartışır hale geldi.Grubun raporu mükemmeldi ve iddialar değiştirildi.
Elektron deneyleri içindeki problemler gibi Hans Bethe tarafından çözüm için bir yol verildi.1947’de Shelter Adasında bir konu üzerine konferans verdikten sonra o ,New York’tan Schenectadya ulaşmak için treni kullanarak seyahat ediyorken Bethe hidrojen atomunun değişken uzantılarını görecelik olmaksızın hesaplamasını tamamladı tıpkı Lamb ve Retherfordun ölçtüğü gibi.Hesaplamaların sınırlılığına rağmen , anlaşma mükemmeldi.İddia basit olarak sonsuzluğun kütle ve yüke bağlanmasıydı.Buradaki yük ve kütle aslında deneylerde sonlu bir değerde sabitleştirilmiştir.Bu yolla, sonsuzluk bu sabitler içinde absorbe edilmiş olmakla beraber deneyler ile sonlu bir sonuç üretmiştir.Bu prosedür yeniden normalleşme olarak adlandırılır.
Bathe’nin sezgisine ve Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger, Richard Feynman ve Freeman Dyson tarafından görüş bildirilen konu üzerine dayalı olarak eş değişken formüllerin tam olarak sağlanılmasının mümkün olduğu görüldü.Bu eşdeğerlik formülleri kuantum elektro dinamiğinin yörünge serisi içinde herhangi bir diziliminde sonluydu. Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger, Richard Feynman ve bu alandaki çalışmaları dolayısıyla 1965 yılında Nobel ödülüne sahip oldular.Onların ve Freeman Dyson’nın katkısı yörünge kuramının herhangi bir diziliminde gözlenebilme hesaplamalarına olanak sağlayan kuantum elektrodinamiğinin eş değerlik ve eş değişken hakkındaydı.Feynman’in diagramına dayalı olan matematiksel tekniği ilk etapta alan-kuramınden Schwinger ve Tomonoga nın yaklaşımlarından farklı göründü, fakat Freeman Dysonlater iki yaklaşımın da eş değer olduğunu gösterdi.Renormalizasyon daha sonradan kuantum kuramının temel açılarından biri oldu ve kuramın kabul edilebilme noktasında kritik bir rol üstlendi.Renormalizasyon pratikte çok iyi çalışmasına rağmen Feynman onun matematiksel geçerliliği konusunda hiçbir zaman tam olarak rahat olamadı, hatta bu yüzden renormalizasyon hokus pokus yani üçkağıtçılık anlamlarına da karşılık gelir.QED bütün kuantum kuramlari için model ve şablon olma görevini üstlenir. . Peter Higgs, Jeffrey Goldstone, Sheldon Glashow, Steven Weinberg , Abdus Salam ve diğerleri güçsüz nükleer kuvvetin ve kuantum elektro dinamiğinin nasıl tek bir elektro güçsüz kuvvet içinde bütünleştirileceğini birbirlerinden bağımsız olarak gösterdiler.
Robert Noyce Kurt Lehovec’e p-c birleşme izolasyonu prensibi konusunda güvendi. Jack Kilby 1958 yılının Temmuz ayında bütünlenmiş devre göz ününde bulundurulması gerektiğini göz önünde bulundurdu ve yine aynı yılın eylül ayında il defa bunun üzerine çalışmasını başarılı bir şekilde gösterdi.1959’un 6 şubatında onun ilk patent başvurusunda en yeni cihazını tanıttı,bu cihaz yarı iletken materyalın cismiydi ve bu materyalde elektrik devrenin bütün bileşenleri tamamen birleştirilmiş.Kilby onun birleştirilmiş devre icadından dolayı 2000’de fizik dalında Nobel Ödülü aldı.Robert Noyce ayrıca Kılby’den yarım yıl sonra onun kendi birleştirilmiş devre iddiasını ileri sürmüştü.Noyce’nın mikrodevresi Kılby’ın çözemediği birçok problemi çözmüştü.Kilby’ın mikrodevresi germanyumdan oluşurken Noyce’nın mikrodevresi silikondan oluşur.
Philo Farnsworth Farnsworth-Hirsch Fusor’u ,ya da sadece Fusor, nükleer füzyon oluşturmak için Farnsworth tarafından tasarlanmış bir aparat geliştirdi. en kontrollü füzyon sistemlerden farklı olarak,yavaşça ısınan manyetik olarak sınırlı plazma,Fusor doğrudan bir reaksiyon odasına yüksek sıcaklık iyonları enjekte eder.Böylece karmaşıklıktan önemli miktarda kaçınır.1960’ların sonlarında, Farnsworth-Hirsch Fusor füzyon araştırma dünyasına tanıtıldığında, Fusor tüm füzyon reaksiyonları üretebildiğini açıkça kanıtlayan ilk cihaz oldu.Hızlı bir şekilde pratik güç kaynağı haline gelebileceğine dair umutlar yüksekti.Fakat diğer fizyon deneyleri gibi,güç kaynağını geliştirmenin zor olduğu kanıtlanmıştır.Bunula birlikte, Fusor pratik bir nöron kaynağı olduğundan beri bu rol için ticari olarak üretilir.
1960’da standart model yolundaki ilk adım Sheldon Glashow’ın elektromanyetik ve zayıf etkileşimleri birleşitirmek için olan keşfidir. 1967 yılında Steven Weinberg ve Abdus Salam çağdaş bir biçim vererek Glashow’un elektrozayıf kuramının içine Higgs mekanizmasını dahil etti.Higgs mekanizmasını standart modelde bütün temel parçacıkların kütlelerinin meydana getirdiğine inanılmaktadır.Bu leptonlar ve kuarklar gibi W ve Z bozonlarını ve fermions kütlelerini kapsar.1973 te CERN de Z bozonu değimi nedeniyle nötr zayıf akımlar keşfedildikten sonra elektro kuram yaygın olarak kabul oldu ve Glasho,Salam ve Weinberg bunu keşfetmek için fizik 1979 Nobel Ödülünü paylaştı. Deneysel olarak 1981 de W ve Z bozonları keşfedildi ve bunların kütleleri standart model tahmini gibi bulundu.Birçok katkı sağlanılan güçlü etkileşim kuramı 1973-1974 yılları arasında, deneyler kısmi olarak yüklenmiş kuarklardan oluşan hadronların varlığını onayladıktan sonra onun modernleşmesini sağladı.1970’lerde kuantum krom dinamiklerinin kurulumu ile temel ve değişken taneciklerin kurulması son buldu.Bu durum değişkenlik değişmezliğin matematiğine dayanan standart modelin kurulumuna olanak sağladı ve yer çekimi dışındaki bütün kuvvetler başarılı bir şekilde tanıtıldı,ayrıca genel anlamda dizayn ve uygulama aralığındaki kabullenmeler aynı kaldı.
Yapı içindeki Kuantum elektrodinamikleri v elektro güçsüz etkileşimdeki standart model grupları eşdeğişken grup olan SU(3)×SU(2)×U(1) tarafından simgelendi.Standart model içindeki zayıf ve elektromanyetik etkileşim birleşim formulleri Abdus Salam,Steven Weinberg ve akabinde Sheldon Glashow sayesinde oluşturulmuştur.Cern’de yapılan nötr güçsüz akımların varlığının keşfinden sonra standart modelin içindeki Z bozonforesenin de aracılık etmesiyle Salam,Glashow ve Weinberg fizikçileri 1979 yılında fizik dalında onların elektro zayıf teoresi sayesinde Nobel Ödülü aldılar.Bu aşamadan itibaren çeşitli keşifler birbiri ardına geldi;1977’de botom kuarkın keşfi,1995’de tepe kuarkı keşfedilirken tau nötrina kuarkının keşfi 2000 yılında yapıldı.Bu keşifler de standart modelin güvenini arttırdı.Deneysel sonuçların çeşitlenmesi ile bu modelin başarısı açıklanmaya devam etti.
Elektrodinamik bağlantılar
21.yüzyıl başlamadan önce ,elektromanyetik bağlamalar gezegen ve nesne arasında belli bir açıdaki yerel dikey doğrultusunda yönlendiriliyordu.Manyetik alan Dünya’nın manyetik alanın kesmekle birlikte akım yarattı;böylece dönen cisminin birkaçının kinetik enerjisini elektriksel enerjiye dönüştürdü.Tetherin sonu yüzey katmanını terk edebilir,böylece iyonosfer ile elektriksel bir bağ yaratılır ayrıca jeneratör yaratır.İtici güç sistemin bir parçası olarak ,uzay araçlarının yönünü değiştirmek amacıyla güçlü ve uzun iletkenler kullanılabilir.Bu durum uzay seyahatini önemli ölçüde ucuzlaştıracak bir yoldur.O düşük bütçe ile manyetik yelken ile basitleştirilebilir.O ya hareket halindeki uzay aracını frenlemek ya da hızlandırmak amacıyla kullanılabilir. Doğrudan akım tether boyunca iletildiği zaman ,o manyetik alana karşı bir kuvvet uygular ve tether uzay aracını bu şekilde hızlandırmış olur.
21st century
Elektromanyetik teknolojiler
Gelişmekte olan tecnolojiler arasında bir sıra vardır. 2007 yılında gelişmiş süpersonik iletkenlere göre tasarlanmış katı mikrometre ölçekli çift katmanlı elektrik kapasitörleri deep-sub-voltage nanoeletronik ve benzerleri (CMOS’in 22 nm teknolojik düğümü) gibi düşük voltajlı elekronikler için vardı. Ayrıca nanotel pil, lityum-iyon pil 2007 yılında DR Yi Cui önderliğindeki takım tarafından icat edilmiştir.
.
Manyetik Direnç
Manyetik rezonans görüntülemenin tıptaki temel önemi ve uygulanabilirliğinden dolayı,University of Illinois at Urbana-Champaign mezunu Paul Lauterbur ve Nottingham Üniversitesi mezunu Peter Mansfield 2003 yılında “Manyetik resonans görüntülemedeki buluşlar” ile Psikoloji ve tıp alanındaki Nobel ödülünü kazandılar. Nobel atıfı Lauterburg’un uzamsal lokasyon belirlemek için manyetik alan gradyanları kullanmasında ki önsezisine yapılmıştır. Bu buluş 2 boyutlu resimlerin hızlı edinmesini sağlamıştır.
Kablosuz Elektrik
Kablosuz elektirk kablosuz enerji transferinin bir başka şekli ve elektriksel enerjinin uzak nesnelere kablo olmadan iletme biçimidir. WiT ricity 2005 yılında Dave Gerding tarafından bulundu ve daha sonra 2007 yılında Prof. Marin Soljiaic tarafından yürütülen projede kullanıldı. MIT araştırmacıları 60 watt gücündeki lambayı 2 metre uzaktan %45 verimle 2 tane 5 dönüşümlü 60 cm çaplı bakır bobin kullanarak aydınlatmayı başardılar. Bu teknoloji tüketim, endüstri, tıp ve askeri alanlarda kullanılma potansiyeli çok fazla olup asıl amacı ise pil(batarya) kullanımını azaltmaktır. Radyo dalgalarıyla karışmadığı, ucuz ve etkili olması ve ayrıca lisans ya da devlet izini gerektirmediği için bilgi iletişiminde de kullanılabilir.
Birleştirilmiş kuramlar
2010 yılı itibari ile doğanın Büyük Birleşik kuram ile açılandığını kanıtlayan somut bir kanıt bulunmamaktadır Higgs bozonu deneysel olarak ispatlandı. Nötrino salınımının keşfi Standart modelin tamamlanmadığını ve SO(10) gibi belirli GUT lere karşı ilginin yenilenmesini belirtti. Belirli GUT’ nin yapılabilecek az sayıdaki deneylerinden birisi proton ayrıştırma ve ayrıca fermiyon kütleleridir. Süpersimetrik GUT için birkaç özel test daha vardır. Kuantum renk dinamiğinin güç testi için Gauge çifti, zayıf nükleer kuvvet ve hypercharge Gut adı verilen ortak bir uzunluk ölçeğinde bir arada görünüyorlar ve bu ölçek yaklaşık olarak GeV uzunluğuda ki bu biraz akıl çelici. BU numarasal gözleme gauge çift birleşmesi denir. Standart Model parçacıklarında ki süperpartnerlerin varlığı gerçek olarak kabul edilirse bu ölçek oldukça kullanışlıdır. Sıradan( süpersimetric olmayan) SO(10) modellerinin Pati-Salam grubu gibi ortalama bir gauge ölçeği ile çalışmayacağını varsayarak da aynı sonuca ulaşmak mümkündür.
Her şeyin kuramı kuramsal fizikteki bilinen bütün fiziksel olayları açıklayan ve birbirine bağlayan farazi bir kuramdır ve bir prensip içerisinde yapılan bütün deneylerin tahmin etme yetkisine sahiptir. M-Kuramı bitmiş değildir ancak altında yatan bütün matematiksel sorunlar çözülmüştür ve bunu yanında sadece sicim kuramına yardım etmekle kalmayıp evrenle ilgili bütün bilimsel gözlemlerimizde de yardımcı olacaktır. Dahası kuantum mekaniği ve yer çekiminin sahip olmadığı matematiksel tutarlılığa sahiptir. Maalesef daha fazla boyutları(4. Boyut gibi) inceleyebildiğimiz güne kadar M-Kuramı ile laboratuvarda gözlemleyebileceğimiz fazla bir şey yoktur. Michio Kaku’ ya göre M-Kuramı bize her şeyin kuramı ile ilgili kısa ama öz bilgi verebilirmiş, söylediğine göre altta yatan formül bir tişörte bile sığarmış.
Var olan sorunlar
1931 yılında fizikçi Paul A.M.Dirac’ın Manyetik kuvvetin Quantum kuramınde ki manyetik monopoller hakkındaki yazısı. Deneysel fizikte manyetik monopollerin bulunması var olan bir sorundur. Bazı kuramsal modellerde monopoller parçacık hızlandırıcıda yaratılamayacak kadar büyük kütlelere sahiptirler ve bu yüzden de gözlenememektedirler.
20 yıldan fazla süren araştırmalardan sonra yüksek ısı süper iletkenliğinin asıl kaynağı hala tam olarak bilinmemektedir.Ancak öyle görünüyor ki geleneksel süper iletkenlikde ki elektron-fonon etkileşim mekanizmaları yerine, birisi gerçek elektronik mekanizm ile uğraşıyor. Ayrıca s-dalga eşleştirmesi yerine d-dalga eşleştirmesi önemlidir. Bu araştırmaların tek amacı oda sıcaklığındaki süper iletken ile ilgilidir.
- ↑ From Physico-Mechanical Experiments, 2nd Ed., London 1719