Η ανακάλυψη του ηλεκτρομαγνητισμού

Χάρης Βάρβογλης

Ο μαγνητισμός ήταν γνωστός από την αρχαιότητα, χωρίς όμως να είναι γνωστό ότι δημιουργείται από κινούμενα φορτία. Ο τρόπος της δημιουργίας του διαπιστώθηκε τυχαία, όπως πολύ συχνά συμβαίνει με τις μεγάλες ανακαλύψεις, στις 21 Απριλίου 1820, πριν από 199 χρόνια.Κατά τη διάρκεια ενός απογευματινού μαθήματος εκείνη την ημέρα στο πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, ο δανός καθηγητής της φυσικής Hans Christian Oersted τοποθέτησε ένα σύρμα, από το οποίο περνούσε ηλεκτρικό ρεύμα, πάνω από μια μαγνητική βελόνα και παράλληλα με αυτήν.
Με έκπληξη διαπίστωσε ότι όταν διαβίβαζε ρεύμα στο σύρμα, η βελόνα γύριζε απότομα, τείνοντας να διευθετηθεί κάθετα σε αυτό. Όντας καλός πειραματιστής, ο Oersted σκέφθηκε να διερευνήσει περισσότερο αυτό το αναπάντεχο φαινόμενο και, σε πρώτη φάση, δοκίμασε να αντιστρέψει τη διεύθυνση του ρεύματος. Διαπίστωσε ότι η βελόνα αλλάζει και πάλι κατεύθυνση και καταλήγει σε θέση ορθογώνια ως προς το σύρμα, τώρα όμως περιστρεφόμενη προς την αντίθετη φορά.
Ο Oersted δημοσίευσε αυτήν την ανακάλυψη με δικά του έξοδα σε ένα μικρό τεύχος τον Ιούλιο του 1820. Ο γάλλος φυσικός Dominique François Jean Arago, τότε πρόεδρος του Εθνικού Ινστιτούτου (διαδόχου της Γαλλικής Ακαδημίας Επιστημών τον καιρό της Δημοκρατίας), έμαθε για την ανακάλυψη του Oersted και επανέλαβε το πείραμα ελαφρά τροποποιημένο, αντικαθιστώντας τη μαγνητική βελόνα με μία βελόνα από μαλακό σίδηρο.
Διαπίστωσε ότι το σύρμα που διαρρέεται από ρεύμα έλκει τον σίδηρο με τον ίδιο τρόπο που τον έλκει και ένας κοινός μαγνήτης. Άρα, οι μαγνητικές δυνάμεις του ρεύματος δεν διαφέρουν από αυτές ενός κοινού μαγνήτη. Ανακοίνωσε όλα αυτά τα νέα αποτελέσματα σε μια συνεδρίαση του Ινστιτούτου τον Σεπτέμβριο του 1820.
Τη συνεδρίαση παρακολούθησε και ο γάλλος μαθηματικός και μέλος του Ινστιτούτου André Marie Ampère. Αυτός εντυπωσιάστηκε τόσο από το νέο φαινόμενο ώστε, παρόλο που δεν ήταν φυσικός και μάλιστα πειραματικός, σχεδίασε και εκτέλεσε τέσσερα πειράματα που έδειξαν ότι, αφού το ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί μαγνητικό πεδίο, θα πρέπει να έλκονται ή να απωθούνται δύο σύρματα που διαρρέονται από ρεύμα. Σε μια εβδομάδα μάλιστα από την ανακοίνωση του Arago είχε ήδη διατυπώσει το νόμο που περιγράφει τη δύναμη, η οποία ασκείται μεταξύ αυτών των δύο συρμάτων.
Ο Ampère δεν ήταν το μοναδικό μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Γαλλίας που είχε εντυπωσιαστεί από την ανακάλυψη του Oersted. Το ίδιο είχε συμβεί και με τον Jean-Baptiste Biot, ο οποίος, σε συνεργασία με τον συνάδελφό του Félix Savart, έκανε τα δικά του πειράματα. Οι δύο ερευνητές ανακοίνωσαν τα αποτελέσματά τους, μαζί με μια διαφορετική μορφή του νόμου δύναμης, έναν μήνα αργότερα.
Θα περίμενε κανείς ότι όλη η αναγνώριση θα πήγαινε στον Ampère, που πρώτος είχε ανακοινώσει τη σημαντική αυτή ανακάλυψη. Όμως η μαθηματική μορφή που παρουσίασαν οι Biot και Savart ταιριάζει με τη μεταγενέστερη ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell, γι’ αυτό και τελικά έχει επικρατήσει το όνομα Biot – Savart για το νόμο που υπολογίζει την ένταση του μαγνητικού πεδίου στη γειτονιά ενός ευθύγραμμου αγωγού ρεύματος.

*Δημοσιεύθηκε στη «ΜτΚ» στις 21 Απριλίου 2019