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DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS MÁS IMPORTANTES
Electrodinámica. Historia y esencia del descubrimiento científico.
Directorio / Los descubrimientos científicos más importantes. Justo después de Los descubrimientos de Oersted A los físicos les pareció bastante natural explicarlo por el hecho de que cuando una corriente eléctrica pasa a través de un conductor, este último se convierte en un imán. Esta explicación fue aceptada por Arago, también fue aceptada por Biot. Este último en 1820 hizo la siguiente suposición. Cuando una corriente rectilínea actúa sobre una molécula magnética, la naturaleza de esta acción es la misma que para una aguja imantada colocada en la periferia de un conductor en una dirección determinada, constante con respecto a la dirección de la corriente voltaica. Biot y otros físicos que compartían su opinión explicaban la acción electrodinámica por la interacción de imanes elementales que surgen bajo la acción de la corriente en cada conductor: cada conductor por el que pasa la corriente se convierte en un tubo magnético. Ofreció una explicación completamente diferente. Amperio... Pero antes, unas palabras sobre su biografía. André-Marie Ampère (1775-1836) nació en la pequeña propiedad de Polemier, comprada por su padre en las cercanías de Lyon. Las habilidades excepcionales de Andre se manifestaron a una edad temprana. Nunca fue a la escuela, pero aprendió a leer y aritmética muy rápido. El niño leyó todo en fila que encontró en la biblioteca de su padre. Ya a la edad de 14 años, leyó los veintiocho volúmenes de la Enciclopedia francesa. Andre mostró un interés particular en las ciencias físicas y matemáticas. Pero solo en esta área, la biblioteca de su padre claramente no era suficiente, y Andre comenzó a visitar la biblioteca de Lyon College para leer las obras de grandes matemáticos. A la edad de 13 años, Ampère presentó su primer trabajo en matemáticas a la Academia de Lyon. En 1789 comenzó la Gran Revolución burguesa francesa. El padre de Ampere fue ejecutado y se quedó sin fondos. Andre tuvo que pensar en su sustento, y decidió mudarse a Lyon, dar clases particulares de matemáticas hasta que pudiera conseguir un profesor de tiempo completo en cualquier institución educativa. El costo de vida ha aumentado constantemente. A pesar de todos los esfuerzos y ahorros, los fondos obtenidos por las clases particulares no fueron suficientes. Finalmente, en 1802, Ampère fue invitado a enseñar física y química en la Escuela Central de la antigua ciudad provincial de Burkan Bres, a 60 kilómetros de Lyon. A partir de ese momento comenzó su actividad docente regular, que continuó durante toda su vida. El 4 de abril de 1803, Ampère fue nombrado profesor de matemáticas en el Liceo de Lyon. A fines de 1804, Ampère dejó Lyon y se mudó a París, donde obtuvo un puesto de profesor en la famosa Escuela Politécnica. En 1807, Ampère fue nombrado profesor de la Escuela Politécnica. En 1808, el científico recibió el puesto de inspector jefe de universidades. Entre 1809 y 1814 Ampère publicó varios artículos valiosos sobre la teoría de las series. El apogeo de la actividad científica de Ampère cae en los años 1814-1824 y está asociado principalmente a la Academia de Ciencias, a la que fue elegido miembro el 28 de noviembre de 1814 por sus méritos en el campo de las matemáticas. Casi hasta 1820, los principales intereses del científico se centraron en los problemas de las matemáticas, la mecánica y la química. Sus logros en el campo de la química deben incluir el descubrimiento, independientemente de Avogadro, la ley de igualdad de los volúmenes molares de varios gases. Debería llamarse legítimamente la ley de Avogadro-Ampère. El científico también hizo el primer intento de clasificar los elementos químicos basándose en una comparación de sus propiedades. En cuanto a las matemáticas, fue en esta área en la que obtuvo resultados, lo que dio pie a postularlo como candidato a la Academia en el departamento de matemáticas. Ampere siempre consideró las matemáticas como una herramienta poderosa para resolver varios problemas aplicados de física y tecnología. En ese momento, estaba muy poco involucrado en cuestiones de física: solo se conocen dos trabajos de este período, dedicados a la óptica y la teoría cinético-molecular de los gases. En 1820, el físico danés G.-H. Oersted descubrió que una aguja magnética se desvía cerca de un conductor que lleva corriente. Por lo tanto, se descubrió una propiedad notable de la corriente eléctrica: crear un campo magnético. Ampère estudió este fenómeno en detalle. De él surgió una nueva visión de la naturaleza de los fenómenos magnéticos como resultado de toda una serie de experimentos. Ya al final de la primera semana de arduo trabajo, hizo un descubrimiento no menos importante que Oersted: descubrió la interacción de las corrientes. El 18 de septiembre de 1820 informó a la Academia de Ciencias de París sobre su descubrimiento de las interacciones ponderomotrices de las corrientes, a las que denominó electrodinámicas. Más precisamente, en este primer informe suyo, Ampère llamó a estas acciones "atracción y repulsión voltaica", pero luego comenzó a llamarlas "atracción y repulsión de corrientes eléctricas". En 1822 acuñó el término "electrodinámica". Luego demostró sus primeros experimentos y los concluyó con las siguientes palabras: "En este sentido, reduje todos los fenómenos magnéticos a efectos puramente eléctricos". En una reunión el 25 de septiembre, desarrolló aún más estas ideas, demostrando experimentos en los que las espirales que circulaban por la corriente (solenoides) interactuaban entre sí como imanes. La explicación de Ampere es su destacada contribución a la ciencia: no es un conductor por el que circula una corriente el que se convierte en imán, sino que, por el contrario, un imán es un conjunto de corrientes. De hecho, dice Ampere, si asumimos que hay un conjunto de corrientes circulares en el imán, que fluyen en planos exactamente perpendiculares a su eje, en la misma dirección, entonces la corriente que corre paralela al eje del imán resultará ser dirigida en ángulo a estas corrientes circulares, lo que provocará una interacción electrodinámica que tiende a hacer que todas las corrientes sean paralelas y dirigidas en la misma dirección. Si el conductor recto es fijo y el imán es móvil, entonces el imán se desvía; si el imán está fijo y el conductor es móvil, entonces el conductor se mueve. Como escribe Mario Gliozzi en su libro: “Él (Amp. - Approx. Aut.) pensó que si un imán se entiende como un sistema de corrientes paralelas circulares dirigidas en una dirección, entonces una espiral de alambre de metal a través del cual pasa la corriente debe comportarse como un imán, es decir, debe tomar una cierta posición bajo la influencia del campo magnético de la Tierra y tener dos polos. El experimento confirmó las suposiciones sobre el comportamiento de tal espiral bajo la acción de un imán, pero los resultados de la experimento relacionado con el comportamiento de la espiral bajo la influencia del campo magnético de la Tierra no estaban del todo claros. Entonces Ampère decidió tomar una sola vuelta de un conductor que lleva corriente para aclarar esta cuestión; resultó que la vuelta se comporta exactamente como un lámina magnética. Así, se descubrió un fenómeno incomprensible: una sola bobina se comporta como una placa magnética, y una espiral, que Ampère consideraba exactamente equivalente a un sistema de placas magnéticas, no se comportaba como un imán. Al tratar de averiguar cuál era el problema, Ampère se sorprendió al descubrir que, en los fenómenos electrodinámicos, un conductor en espiral se comporta exactamente como un conductor recto con los mismos extremos. A partir de esto, Ampere concluyó que, con respecto a las acciones electrodinámicas y electromagnéticas, los elementos de corriente se pueden sumar y expandir de acuerdo con la regla del paralelogramo. Por lo tanto, el elemento de corriente se puede descomponer en dos componentes, de los cuales uno se dirige paralelo al eje y el otro es perpendicular. Si sumamos los resultados de la acción de diferentes elementos de la espiral, el resultante será equivalente a una corriente rectilínea que fluye a lo largo del eje y un sistema de corrientes circulares ubicadas perpendicularmente al eje y dirigidas en una dirección. Por tanto, para que la espiral por la que pasa la corriente se comporte exactamente como un imán, es necesario compensar la acción de la corriente rectilínea. Como sabe, Ampere logró esto de manera muy simple al doblar los extremos del conductor a lo largo del eje. Pero aún había una diferencia entre la espiral por la que pasa la corriente y el imán: los polos de la espiral estaban solo en los extremos, mientras que los polos del imán estaban en los puntos internos. Para eliminar esta última diferencia, Ampère abandonó su hipótesis original sobre las corrientes directamente perpendiculares al eje del imán y asumió que están ubicadas en planos en diferentes ángulos con respecto al eje. Las nuevas ideas de Ampere no fueron comprendidas por todos los científicos. Algunos de sus eminentes colegas tampoco estaban de acuerdo con ellos. Los contemporáneos dijeron que después del primer informe de Ampere sobre la interacción de los conductores con la corriente, ocurrió el siguiente episodio curioso. "¿Qué, de hecho, hay de nuevo en lo que nos dijiste?", preguntó uno de sus oponentes a Ampere. "No hace falta decir que si dos corrientes tienen un efecto sobre una aguja magnética, entonces también tienen un efecto entre sí". Ampère no encontró inmediatamente una respuesta a esta objeción. Pero entonces Arago acudió en su ayuda. Sacó dos llaves de su bolsillo y dijo: "Cada una de ellas también tiene un efecto sobre la flecha, sin embargo, no actúan entre sí de ninguna manera, y por lo tanto su conclusión es errónea. Ampère descubrió, en esencia, una fenómeno nuevo, de mucha mayor importancia que el descubrimiento del profesor Oersted, respetado por mí". A pesar de los ataques de sus oponentes científicos, Ampère continuó con sus experimentos. Decidió encontrar la ley de interacción de las corrientes en forma de una fórmula matemática estricta y encontró esta ley, que ahora lleva su nombre. Entonces, paso a paso, en los trabajos de Ampère, creció una nueva ciencia: la electrodinámica, basada en experimentos y teoría matemática. Todas las ideas básicas de esta ciencia, en la expresión Maxwell, de hecho, "salió de la cabeza de este Newton de la electricidad" en dos semanas. De 1820 a 1826, Ampère publicó una serie de trabajos teóricos y experimentales sobre electrodinámica, y en casi todas las reuniones del Departamento de Física de la Academia entregó un informe sobre este tema. En 1826, se publicó su último trabajo clásico, The Theory of Electrodynamic Phenomena Derived Exclusively from Experience. El efecto de la interacción de los cables con la corriente y los campos magnéticos ahora se usa en motores eléctricos, en relés eléctricos y en muchos instrumentos de medición eléctricos. Autor: Samin D.K.
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