ኤሌክትሪክና መግነጢስ እንዴት ይሰራሉ? ከጥንት እስከ ዛሬ ያለው እድገት

መግቢያ፡ የተገናኙ ኃይሎች

የኤሌክትሪክ እና የመግነጢስ ሃይሎች የዘመናችንን ዓለም የሚያስተዳድሩ መሰረታዊ ኃይሎች ናቸው። ከመብራት እና ከሞባይል ስልክ ጀምሮ እስከ ማገጃ ተሽከርካሪዎች እና የህዋ ሳተላይት ስርዓቶች ድረስ፣ የእነዚህ ሁለት ክስተቶች ግንኙነት ሁሉንም ነገር ይገዛል። ይህ ጽሑፍ የኤሌክትሪክና መግነጢስ መሰረታዊ ሥራ እንዴት እንደሚሰራ፣ በጥንታዊው ዓለም እንዴት እንደተገነዘቡ፣ እና በማይክል ፋራዴይ እና ጄምስ ክለርክ ማክስዌል ያሉ ሊቃውንት በ19ኛው ክፍለ ዘመን እንዴት አንድ ላይ እንዳደረጉት በዝርዝር ያብራራል። ከዚያም ወደ ዘመናዊ አፈፃፀም እና ወደፊት ለሚያጋጥሙን ፈጠራዎች ይሸጋገራል።

ጥንታዊ መጀመሪያዎች እና መገናኛ

ሰው ልጅ ከጥንት ጀምሮ በተፈጥሮ ውስጥ የሚገኙትን የኤሌክትሪክ እና የመግነጢስ ክስተቶች እየተመለከተ ነው። በጥንታዊ ግሪክ፣ ፈላስፋ ታሌስ ከሚሌቶስ (ከ 624-546 ዓክልበ. ግድም) የተለያዩ ነገሮችን በግርፋት በመጥብቅ ኤሌክትሪክ ኃይል (static electricity) መስራት እንደሚችሉ አስተውሏል። በአንድ በኩል፣ በጥንታዊ ቻይና የመጀመሪያዎቹ መግነጢሳዊ ኮምፓሶች የተቀየሱት በሃን ሥርወ መንግሥት ዘመን (202 ዓክልበ. – 220 ዓ.ም.) ሲሆን ይህም የሜዳን አቅጣጫ ለመለየት ያገለግል ነበር። ይህ መሳሪያ የ“ደቡብን የሚጠቁም ትሪ” ተብሎ ይጠራ ነበር።

የመግነጢስ ድንጋይ (ሎድስቶን) እና የባህር ጉምገም

የመግነጢስ ተፈጥሮአዊ ንብረት የታወቀው በማግኔታይት ወይም ሎድስቶን በተባለ የብረት ኦክሳይድ ማዕድን ነው። ይህ ድንጋይ በተፈጥሮ ራሱን ወደ ሰሜን-ደቡብ አቅጣጫ የሚያዞር ንጥረ ነገር ነው። በተመሳሳይ፣ የባህር ጉምገም የሚባለው ዓሣ ከጥንት ጀምሮ በጥንቃቄ የሚያጠነቅቀው የኤሌክትሪክ ምልክት መስጫ ችሎታው ነው። የጥንት ሮማውያን እና ግሪኮች እንደ ፕሊኒ ዘ ኤልደር ያሉ ተመራማሪዎች የዚህን ዓሣ ኃይል ለጉዳት ማከም እንደሚያገለግል ተመልክተዋል።

የኤሌክትሪክ መሰረታዊ ጽንሰ-ሐሳቦች

ኤሌክትሪክ በመሠረቱ የኤሌክትሮን እና ፕሮቶን የሚባሉ ንዑስ አቶሚክ ቅንጣቶች ባላቸው ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ክስተት ነው። ፕሮቶን አዎንታዊ ክፍያ ሲሸከም፣ ኤሌክትሮን አሉታዊ ክፍያ ይሸከማል። መሰረታዊ ህግ፡ ተመሳሳይ ክፍያዎች እርስ በርስ ይገፋፋሉ፣ የተለያዩ ክፍያዎች ይጎባበታሉ።

ቮልቴጅ፣ አምፐር እና ሬሲስታንስ

ኤሌክትሪክን ለመለካት ሦስት ዋና ዋና አሃዶች አሉ። ቮልቴጅ (ቮልት) የኤሌክትሪክ ግፊት ወይም “ጥንካሬ” ያሳያል፣ ምንጩ ከአሌሳንድሮ ቮልታ የመጣ ነው። አምፐር (አምፕ) የኤሌክትሪክ ፍሰት መጠንን ያሳያል፣ ስሙም ከአንድሬ-ማሪ አምፔር የተወሰደ ነው። ሬሲስታንስ (ኦም) ደግሞ በአንድ ቁሳቁስ ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰትን የሚከለክለውን ገጽታ ያሳያል፣ በጆርጅ ሲሞን ኦም ተሰይሟል። እነዚህ ሦስቱም በኦም ህግ ተያይዘዋል፡ ቮልቴጅ = አምፐር × ሬሲስታንስ።

የመግነጢስ መሰረታዊ ጽንሰ-ሐሳቦች

መግነጢስ በመጀመሪያ ደረጃ በሁለት መንገድ ይታያል፡ ቋሚ መግነጢስ (ማግኔት) እና ኤሌክትሮማግኔቲዝም። ማንኛውም መግነጢስ ሁለት ዋነኛ ነጥቦች (ፖል) አሉት፡ ሰሜን እና ደቡብ። እንደ ኤሌክትሪክ ክፍያ ህግ፣ ተመሳሳይ ፖሎች ይገፋፋሉ፣ የተለያዩ ፖሎች ይጎባበታሉ። መግነጢሳዊ መስክ በመግነጢስ ዙሪያ ያለው የሃይል ክልል ነው፣ እሱም በመግነጢሳዊ መስመሮች ይገለጻል።

የምድር መግነጢሳዊ መስክ

የእኛ ፕላኔት ምድር እራሷ አንድ ትልቅ መግነጢስ ናት። ይህ መስክ ከምድር ውስጣዊ ኮር (core) የሚመነጭ ሲሆን ዋና ዋና ሚስጥሮች የሚከተሉት ናቸው፡ ከጎጂው የፀሐይ ነጋሪት (solar wind) የሚጠብቀን፣ ለኮምፓስ አቅጣጫ መስጫ የሚያገለግለን፣ እና በአርክቲክ እና አንታርክቲክ አካባቢዎች የሚታዩትን የሰሜን እና የደቡብ ብርሃን (aurora) የሚፈጥር ነው።

የግንኙነቱ አብዮታዊ ግኝቶች (18ኛ እና 19ኛ ክፍለ ዘመን)

ለብዙ መቶ ዓመታት ኤሌክትሪክ እና መግነጢስ እርስ በርስ የማይዛመዱ ክስተቶች ነበሩ። ይሁን እንጂ በ18ኛው እና በ19ኛው ክፍለ ዘመን በአውሮፓ የተደረጉ ተከታታይ ሙከራዎች ሁሉንም ነገር ለወጡ።

የኦርስቴድ፣ ፋራዴይ እና ማክስዌል አስተዋጽኦ

በ1820 ዓ.ም. የዴንማርክ ሳይንቲስት ሃንስ ክሪስትያን ኦርስቴድ አንድ ቀጥተኛ ሽቦ ውስጥ የሚፈስ ኤሌክትሪክ አሁን ላይ በአጠገቡ ያለውን የኮምፓስ መልከ-ምዕራፍ እንደሚያዞር አሳይቷል። ይህ የኤሌክትሮማግኔቲዝም መጀመሪያ ነበር። በኋላም የእንግሊዝ ሙከራ ሊቅ ማይክል ፋራዴይ በ1831 ዓ.ም. በተቃራኒው ክስተትን አሳይቷል፡ በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ የሚንቀሳቀስ ሽቦ ውስጥ ኤሌክትሪክ እንዲፈስ ያደርጋል (የኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን)። ይህ የዘመናዊ ጀኔሬተሮች እና ሞተሮች መሰረት ሆነ። በመጨረሻም፣ የስኮትላንድ ሊቅ ጄምስ ክለርክ ማክስዌል በ1860ዎቹ ዓ.ም. የኤሌክትሪክና መግነጢስ ህጎችን በአራት አስደናቂ እኩልታዎች ውስጥ አጠቃለለ። እነዚህ እኩልታዎች የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ (እንደ ብርሃን) መኖሩን አስተናግደው የአዲሱን ዘመን መሠረት አደረጉ።

ሊቅ / ተመራማሪ	የተወለዱበት ሀገር	ዋና ግኝት / አስተዋጽኦ	ቀጠሮ (ዓ.ም.)
ሃንስ ክሪስትያን ኦርስቴድ	ዴንማርክ	ኤሌክትሪክ አሁን መግነጢስ ይፈጥራል የሚለውን አሳይቷል	1820
አንድሬ-ማሪ አምፔር	ፈረንሳይ	የኤሌክትሮማግኔቲዝም የሂሳብ ሞዴል አቀረበ	1820ዎቹ
ማይክል ፋራዴይ	እንግሊዝ	የኤሌክትሮማግኔቲክ ኢንዳክሽን አገኘ; የኤሌክትሪክ ሞተር መሰረት አደረገ	1831
ጆሴፍ ሄንሪ	አሜሪካ	በተናጥል ኢንዳክሽንን አገኘ; የተሻገረ ኢንዳክተር ፈጠረ	1830ዎቹ
ጄምስ ክለርክ ማክስዌል	ስኮትላንድ	የኤሌክትሮማግኔቲዝም እኩልታዎችን አጠቃለለ; የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ንድፈ ሐሳብ አቀረበ	1865
ሄንሪክ ሄርትዝ	ጀርመን	የማክስዌልን ሞገዶች (ራዲዮ ሞገዶች) በሙከራ አረጋገጠ	1887

የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች፡ ከራዲዮ እስከ ኤክስ-ሬይ

የማክስዌል እኩልታዎች አንድ አስደናቂ ነገርን አስተናግደው፡ የተለዋዋጭ ኤሌክትሪክ እና መግነጢሳዊ መስኮች በባዶ ቦታ ውስጥ እንደ ሞገድ መጓዝ ይችላሉ። ይህ ሞገድ በፍጥነት ብርሃን (በባዶ ቦታ ሰከንድ በ299,792,458 ሜትር) ይጓዛል። የኤሌክትሮማግኔቲክ ስፔክትረም ሁሉንም የሞገዱን ዓይነቶች ያጠቃልላል።

• ራዲዮ ሞገዶች፡ በጉሊየልሞ ማርኮኒ ለመጀመሪያ ጊዜ በተግባር የተጠቀሙ፣ ለማሰራጨት፣ የጂፒኤስ ስርዓት እና የ ኮሙኒኬሽን ያገለግላሉ።
• ማይክሮዌቭ ሞገዶች፡ በፐርሲ ስፐንሰር የተገኙ፣ ለማይክሮዌቭ ኦቨን፣ የሞባይል ስልክ ኮሙኒኬሽን (5ጂ ቴክኖሎጂ) እና የዊ-ፋይ አውታረመረብ ያገለግላሉ።
• ህብረተሰብ ብርሃን፡ ሰው ልጅ የሚመለከተው የብርሃን ክፍል፣ ለማየት፣ ለሌዘር ቴክኖሎጂ (በቼሪም አሊኮቭ እና ሌሎች) እና ለፋይበር ኦፕቲክ ኮሙኒኬሽን ያገለግላል።
• ኤክስ-ሬይ፡ በዊልሄልም ሮንትገን የተገኙ፣ በሕክምና (በሆስፒታሎች እንደ ቼሪት ሆስፒታል በአዲስ አበባ) እና በየሰማይ አውሮፕላን የባህር ዳርቻ ደህንነት ያገለግላሉ።
• ጋማ ሬይ፡ ከፍተኛ ጉልበት ያላቸው ሞገዶች፣ በፖል ቪላር የተገኙ፣ በካንሰር ህክምና (ራዲዮቴራፒ) እና በሲኤርን (CERN) ውስጥ በንዑስ አቶሚክ ምርምር ያገለግላሉ።

ዘመናዊ አፈፃፀም፡ ከጀኔሬተር እስከ ኳንተም ኮምፒውተር

የኤሌክትሪክና መግነጢስ ግንኙነት በዘመናዊ ቴክኖሎጂ ላይ ያለው ተጽእኖ ሊዘረዝር የማይችል ነው። እዚህ ላይ አንዳንድ ቁልፍ አፈፃፀሞች አሉ።

የኃይል ማመንጫ እና ማከፋፈያ ስርዓቶች

የኒኮላ ቴስላ (በዌስቲንግሃውስ ኤሌክትሪክ ሥራ) እና ቶማስ ኤዲሰን ውይይት በኃይል ማስተላለፊያ

Related Intelligence

Foundations

የደቡብ እስያ ቋንቋዎች እንዴት ይሰራሉ እና በጣም የተለያዩ የሆኑት ለምንድን ነው?

Foundations

የአፍሪካ ጥንታዊ ሥልጣኔዎች፡ ዛሬም የምንጠቀማቸው ፈጠራዎቻቸው እና ቅርሶቻቸው