James Clerk Maxwell, zakladateľ teórie o elektromagnetizme

James Clerk Maxwell, zakladateľ teórie o elektromagnetizme
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  190 zobrazení
5
 0
História elektroniky

James C. Maxwell, priekopník elektromagnetizmu, nanovo definoval prístup matematikov a študentov ku kvantovej mechanike aj špeciálnej teórii relativity.  Pri identifikácii kľúčových osobností vedy si často predstavujeme velikánov ako Isaac Newton a Albert Einstein. Tieto známe osobnosti však postavili svoju prácu na základných objavoch menej známych kolegov.

Jedným z nich bol James Clerk Maxwell. Hoci samotný Maxwell nebol inžinierom, avšak jeho objavy vydláždili cestu mnohým základným princípom, ktoré podporujú rôzne elektrotechnické postupy.

Tento škótsky fyzik odhalil spoločný základ dvoch dovtedy oddelene žijúcich síl, elektriny a magnetizmu. Albert Einstein opísal Maxwellovu prácu ako "najdômyselnejšie a najplodnejšie, čo fyzika zažila od Newtonových čias".

Raný život a vzdelanie

James Maxwell (neskôr James Clerk Maxwell) sa narodil 13. júna 1831 v škótskom Edinburghu. Od mladosti prejavoval pozoruhodnú zvedavosť a bol známy svojou výnimočnou pamäťou. Maxwell sa venoval najmä geometrii. Jeho schopnosti sa rozvinuli, keď v roku 1841 začal navštevovať Edinburskú akadémiu. Svoju prvú vedeckú prácu o geometrii a mechanických modeloch publikoval už ako 14-ročný; tento záujem mu vydržal aj počas školskej dochádzky, keďže Maxwell už o dva roky neskôr začal navštevovať Edinburskú univerzitu.

James C. Maxwell ako mladík.

Maxwell bol podľa všetkého výskumný nadšenec. Jeho štúdium a mimoškolské záujmy boli bohaté počas jeho pôsobenia v Edinburghu, kde publikoval ďalšie dve práce. Maxwell sa s týmto impulzom dostal na univerzitu v Cambridgei, kde si ho vážili pre jeho matematické schopnosti.

Jeden z jeho profesorov z neho urobil wranglera - študenta so špičkovými matematickými výsledkami - a nakoniec ho v roku 1854 vymenovali za laureáta Smithovej ceny. Toto ocenenie bolo uznaním jeho odhodlania k dôkladnému výskumu a písaniu perom. Maxwell neustále objavoval zelenšie pastviny získaním profesúry na Marischal College a King's College of London.

Akademické a profesionálne úspechy

Maxwellovo pôsobenie na King's College bolo bohaté na udalosti. V priebehu piatich rokov publikoval dve práce o elektromagnetickom poli. V týchto prácach skúmal jedinečné spôsoby, akými sa magnetické polia vytvárajú a ako sú tieto polia štruktúrované. Na základe týchto záujmov sa Maxwell rozvetvil do súvisiacich oblastí. Dokonca sa nadšene venoval fotografii, elektrine a meraniu.

Maxwell dosiahol na King's College v rokoch 1861 až 1866 pozoruhodné úspechy; napríklad dohliadal na určovanie elektrických jednotiek pre Britskú asociáciu pre rozvoj vedy a podieľal sa na meraní a štandardizácii, čo viedlo k vzniku anglického Národného fyzikálneho laboratória. V súlade s vlastnými teóriami tiež úspešne prepojil elektrinu a elektromagnetizmus s rýchlosťou svetla. V roku 1865 Maxwell publikoval prácu "Dynamická teória elektromagnetického poľa" (A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field) , v ktorej dokázal, že elektrické a magnetické pole sa pohybuje priestorom ako vlnenie rýchlosťou svetla. Navrhol, že svetlo je vlnením v tom istom prostredí, ktoré je príčinou elektrických a magnetických javov. Zjednotenie svetelných a elektrických javov viedlo k jeho predpovedi existencie rádiových vĺn. Maxwell sa považuje aj za zakladateľa moderného odboru elektrotechniky.

James C. Maxwell.

Maxwell sa až do konca svojej kariéry neustále zaoberal elektromagnetizmom a fyzikálnymi javmi. Aby toto štúdium (a výučbu) prehĺbil, pôsobil ako prvý profesor experimentálnej fyziky v Cambridge. Keď Maxwell v roku 1865 opustil King's College, vrátil sa k svojmu fotografickému géniovi. Maxwell dostal Rumfordovu medailu vďaka svojej analýze farieb. Často sa mu pripisuje zásluha na tom, že v spojení so svojimi štúdiami o svetle umožnil vznik farebnej fotografie. Maxwell vytvoril aj kinetickú teóriu plynov.

Od elektromagnetických vĺn ku svetlu

Na rovniciach sa dá ukázať, že je možné periodické oscilovanie elektromagnetického poľa, ktoré sa začne šíriť v priestore akonáhle sa vyvolajú oscilácie, nazývané elektromagnetické vlny. Svojimi rovnicami bol Maxwell schopný dokázať, že rýchlosť elektromagnetických vĺn je približne 300 000 kilometrov (186 000 míľ) za sekundu.

Uvedomil si, že hodnota sa rovná nameranej rýchlosti svetla. Z toho správne vyvodil záver, že sa svetlo skladá z elektromagnetických vĺn. Maxwellove rovnice tak nie sú len základnými zákonmi elektromagnetizmu, ale zároveň základnými zákonmi optiky. Z rovníc sa totiž dajú odvodiť aj skôr známe zákony optiky a mnohé fakty či vzťahy do tej doby neobjavené.

Postupom času sa zistilo, že radar, infračervené, röntgenové či mikrovlnné žiarenie alebo rádiové vlny, či televízny signál, to všetko sú iba rôzne typy elektromagnetických vĺn predpovedaných Maxwellom.

Príspevok k elektrotechnike

Elektrotechnika by nebola rovnaká bez Jamesa Clerka Maxwella a na čele jeho úspechov stojí jedno konkrétne dielo: Pojednanie o elektrine a magnetizme. Táto analýza z roku 1873 bola silne ovplyvnená predchádzajúcou prácou Michaela Faradaya, ktorá tvorila základ jeho knihy.

Maxwellove zistenia predbehli svoju dobu. Jeho modely odhalili posunuté prúdy v dielektrických prostrediach, ktoré súviseli s priečnymi vlnami. Tieto vlny mali takmer identickú rýchlosť ako vlny svetla. Toto zistenie spojilo svetelné vlny s vlnami zodpovedajúcimi elektrine a magnetizmu. Maxwellove teórie potvrdili Faradayove vlastné fyzikálne zistenia. Dospel tiež k záveru, že elektromagnetické vlny možno generovať v kontrolovanom prostredí. Mnohé Maxwellove rovnice sú odvodené z tejto kľúčovej práce.

Schéma v Maxwellovom traktáte, ktorá znázorňuje kruhové prúdy.

Pojednanie o elektrine a magnetizme tiež položilo základy pre budúce objavy. Heinrich Hertz potvrdil Maxwellove teórie osem rokov po jeho smrti a spojil ich s chovaním rádiových vĺn. James Clerk Maxwell je preto dodnes neodmysliteľne spojený s rádiovým priemyslom a spoluúčatníkom vývoja radaru. Albert Einstein otvorene pripísal Maxwellovu rovnicu elektromagnetizmu pri vytváraní svojej vlastnej teórie špeciálnej relativity. Jeho vedecké objavy sa odvtedy dotkli vesmíru, termodynamiky, jadrovej vedy, inžinierstva a reológie. Tento pozitívny vlnový efekt nemá takmer obdobu.

Smrť a moderné zmienky

James Clerk Maxwell zomrel 5. novembra 1879. Jeho učenie sa dnes nachádza takmer v každej učebnici fyziky; jeho teórie obstáli v skúškach času a v skúškach skúmania. Maxwell bol silným zástancom toho, aby sa vedeckému mysleniu dalo slovo. V jeho starom sídle v Edinburghu dnes sídli Nadácia Jamesa Clerka Maxwella, ktorej cieľom je spájať svetových mysliteľov. Nadácia poskytuje vedcom, inžinierom a iným subjektom platformu na vyjadrenie prostredníctvom workshopov, seminárov a kurzov. James Clerk Maxwell sa počas svojich 48 rokov pravidelne angažoval vo vedeckej komunite a táto pravdivosť žila ešte dlho po jeho smrti.

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 250.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentára je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo
PCBWay Promo
PCBWay Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Webwiki Button