قوانين الكهرومغناطيسية - Electromagnetism

سنة الاكتشاف : 1820م

ما هو اكتشاف الكهرومغناطيسية؟

• يكّّون التيار الكهربائي مجالاًً مغناطيسياًً والعكس بالعكس

من هو مكتشف الكهرومغناطيسية؟

• هانز أورستيد  Hans Oersted

لماذا يعد اكتشاف الكهرومغناطيسية ضمن المائة العظمى للاكتشافات؟

قبل عام 1820م، كان كل ما يعرف عن المغناطيسية هو السلوك الممغنط للحديد وأحجار المغناطيس (بوصلات صغيرة وهشة)، في حين يساق العالم الحديث للمحركات الكهربائية ومشاريع توليد القدرة الكهربائية من قبل مواد كهرومغناطيسية قوية - ناهيك عن مجففات الشعر والخلاطات وآلات الغسيل وغيرها من الأدوات التي تكتظ بها بيوتنا ومصانعنا وحياتنا اليومية، والتي تعتمد جميعها على مبدأ الكهرومغناطيسية.

لقد خطّّ اكتشاف عام 1820م الجزء الكثير من نمط حياتنا المعاصرة، وفتح الباب على مصراعيه لاحتمالات تفوق الخيال أمام هواة البحث والتطور العلمي. كما ويعد سبباً لوجود أعمال علماء عمالقة في حقل الكهرومغناطيسية أمثال أندريه أمبيرª Andre Ampere ومایکل فارادايª Michael Faraday.

كيف جاء اكتشاف الكهرومغناطيسية؟

ولد هانز أورستيد Hans Oersted بجنوب الدانمارك عام 1777م. درس العلوم في الجامعة، ولكنه أبدى ميلاًخاصاً تجاه الفلسفة. تبني أورستيد التعاليم الفلسفية ليوهان ریتر الذي دعا إلى اعتقاد علمي طبيعي يفيد بوجود اتحاد القوى الطبيعة جميعها، فأمن بإمكانية إرجاع جميع قوى الطبيعة إلى الأورکرافت Urkraft، أو القوة المبدئية.

ولدى حصوله أخيراً على منصب علمي تدریسي (في 1813م)، كرس جهوده البحثية لإيجاد طريقة يعزو بها جميع التفاعلات الكيميائية إلى الأورکرافت بغية خلق وحدة طبيعية لحقل الكيمياء برمته.

انتعش البحث والاهتمام بالكهرباء بعد تجارب فرانكلين على الكهرباء الساكنة والطاقة المتولدة من أوعية لايدن. وبعدها في عام 1800م، اكتشف فولتا البطارية وأول جریان مستمر للتيار الكهربائي بالعالم، فأصبحت الكهرباء أعجوبة العالم العلمية، ونشر ثمانية وستون كتاباً عن الكهرباء بين عامي 1800 و1820م.

علماء قليلون فقط تنبهوا إلى احتمال وجود ترابط بين الكهرباء والمغناطيسية. ففي عامي 1776 و1777م خصصت أكاديمية العلوم البافارية جائزة لكل من يتمكن من الإجابة على السؤال التالي: هل هناك من تماثل فيزيائي بين القوة الكهربائية والمغناطيسية؟ فلم يجدوا من فائز. كرر المجمع العلمي اللندي نفس العرض عام 1808م، ولم يفز أحد من جديد.

في ربيع عام 1820م، كان أورستيد يلقي محاضرته على أحد صفوفه عندما حدث أمر مدهش. فلقد جاء باكتشاف عظيم - أول اكتشاف علمي رئيسي يتحقق أمام صف من الطلبة. كان عرض توضيحياً بسيطاً على مستوى الدراسات العليا حول الكيفية التي يسخن بها التيار الكهربائي سلكاً من البلاتينيوم، دون أن يركز على الكهربائية أو المغناطيسية- إذ لم يكن مهتماً بأي منهما على وجه الخصوص. وتصادف وجود إبرته المغناطيسية (بوصلته على الطاولة قريبا من موقع الحدث.

فور ربط أورستيد للبطارية بسلكه، اهتزت الإبرة وانحرفت لاتجاه متعامد على سلك البلاتينيوم. وعند فصله للبطارية، رجعت الإبرة إلى مكانها الأصلي. تكرر الأمر ذاته كلما مرر أورستيد تيار كهربائية خلال السلك ثم فصله. استمتع الطلاب بهذا المشهد في حين شعر إستاذهم بالارتباك وغير الحديث إلى موضوع آخر.

لم يراجع أورستيد هذا الحدث المدهش لمدة ثلاثة أشهر لحين صيف عام 1820م. فأجرى سلسلة من التجارب لاكتشاف فيما لو أن تياره الكهربائي قد ولد قوة جذبت الإبرة المغناطيسية أم نافرتهما، كما وأراد محاولة إرجاع هذه القوة الغريبة إلى الأورکرافت.

نقل أورستيد السلك فوق وبجانب وتحت الإبرة المغناطيسية، عكس التيار خلال سلك البلاتينيوم، جرب سلكين بدلا من واحد. وبكل تغيير في السلك والتيار، كان يلاحظ تأثير التغييرات الناجمة على الإبرة المغناطيسية.

أدرك أورستيد أخيراًً بأن تياره الكهربائي قد خلق قوة جذب وتنافر في الوقت نفسه، وبأنه خلق قوة مغناطيسية عبارة عن نوع جديد تماماً - يختلف جذرياً عن كل القوى التي وصفها نيوتن. حيث لا تعمل هذه القوة على خطوط مستقيمة، بل بشكل دائري حول السلك الحامل للتيار الكهربائي. فكتب أورستيد عن جلاء إبداء الأسلاك الحاملة للتيار الكهربائي خصائص مغناطيسية، فتحقق بذلك اكتشاف مفهوم الكهرومغناطيسية.