چه کسی برای اولین بار از مغناطیسی استفاده می کند. میدان مغناطیسی پدیده مغناطیسی اولین بار توسط

بیایید با هم بفهمیم میدان مغناطیسی چیست. از این گذشته، بسیاری از افراد تمام عمر خود را در این زمینه زندگی می کنند و حتی به آن فکر نمی کنند. وقت آن است که آن را تعمیر کنید!

یک میدان مغناطیسی

یک میدان مغناطیسی- نوع خاصی از موضوع. این خود را در عمل بر روی بارهای الکتریکی متحرک و اجسامی که دارای گشتاور مغناطیسی خاص خود هستند (آهنربای دائمی) نشان می دهد.

مهم: میدان مغناطیسی بر بارهای ثابت تأثیر نمی گذارد! یک میدان مغناطیسی نیز با حرکت بارهای الکتریکی، یا توسط یک میدان الکتریکی متغیر با زمان، یا توسط گشتاورهای مغناطیسی الکترون ها در اتم ها ایجاد می شود. یعنی هر سیمی که جریان از آن عبور کند آهنربا هم می شود!

جسمی با میدان مغناطیسی خاص خود.

آهنربا دارای قطب هایی به نام شمال و جنوب است. عناوین "شمال" و "جنوب" فقط برای راحتی در نظر گرفته شده اند (مانند "به علاوه" و "منهای" در برق).

میدان مغناطیسی توسط خطوط میدان مغناطیسی... خطوط نیرو پیوسته و بسته هستند و جهت آنها همیشه با جهت عمل نیروهای میدانی منطبق است. اگر براده های فلزی در اطراف آهنربای دائمی پراکنده شوند، ذرات فلز تصویری بصری از خطوط میدان مغناطیسی را نشان می دهند که از شمال خارج شده و وارد قطب جنوب می شوند. ویژگی گرافیکی میدان مغناطیسی - خطوط نیرو.

ویژگی های میدان مغناطیسی

ویژگی های اصلی میدان مغناطیسی عبارتند از القای مغناطیسی, شار مغناطیسیو نفوذپذیری مغناطیسی... اما بیایید در مورد همه چیز به ترتیب صحبت کنیم.

بلافاصله توجه می کنیم که تمام واحدهای اندازه گیری در سیستم داده شده است SI.

القای مغناطیسی ب - بردار کمیت فیزیکی، که نیروی اصلی مشخصه میدان مغناطیسی است. با یک حرف مشخص می شود ب ... واحد اندازه گیری القای مغناطیسی - تسلا (T).

القای مغناطیسی با تعیین نیرویی که یک میدان روی یک بار وارد می کند، نشان می دهد که چقدر قوی است. این قدرت نامیده می شود توسط نیروی لورنتس.

اینجا q - شارژ، v - سرعت آن در میدان مغناطیسی، ب - القاء، اف نیروی لورنتس است که میدان بر روی بار عمل می کند.

اف- کمیت فیزیکی برابر حاصلضرب القای مغناطیسی توسط مساحت مدار و کسینوس بین بردار القاء و نرمال به صفحه مداری که جریان از آن عبور می کند. شار مغناطیسی یک مشخصه اسکالر میدان مغناطیسی است.

می توان گفت که شار مغناطیسی تعداد خطوط القای مغناطیسی را مشخص می کند که در یک واحد سطح نفوذ می کنند. شار مغناطیسی در اندازه گیری می شود وبرچ (Wb).

نفوذپذیری مغناطیسی- تعیین ضریب خواص مغناطیسیچهار شنبه. یکی از پارامترهایی که القای مغناطیسی میدان به آن بستگی دارد، نفوذپذیری مغناطیسی است.

سیاره ما برای چندین میلیارد سال یک آهنربای بزرگ بوده است. القای میدان مغناطیسی زمین بسته به مختصات تغییر می کند. در خط استوا، تقریباً 3.1 ضربدر 10 به منهای توان پنجم تسلا است. علاوه بر این، ناهنجاری های مغناطیسی وجود دارد که در آن مقدار و جهت میدان به طور قابل توجهی با مناطق مجاور متفاوت است. برخی از بزرگترین ناهنجاری های مغناطیسی روی این سیاره هستند کورسکو ناهنجاری های مغناطیسی برزیل.

منشا میدان مغناطیسی زمین هنوز برای دانشمندان یک راز است. فرض بر این است که منبع میدان، هسته فلزی مایع زمین است. هسته در حال حرکت است، به این معنی که آلیاژ آهن و نیکل مذاب در حال حرکت است و حرکت ذرات باردار جریان الکتریکی است که یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. مشکل اینجاست که این نظریه ( ژئودینامو) توضیح نمی دهد که چگونه فیلد ثابت نگه داشته می شود.

زمین یک دوقطبی مغناطیسی عظیم است.قطب های مغناطیسی با قطب های جغرافیایی منطبق نیستند، اگرچه در مجاورت یکدیگر قرار دارند. علاوه بر این، قطب های مغناطیسی زمین در حال حرکت هستند. جابجایی آنها از سال 1885 ثبت شده است. به عنوان مثال، در طول صد سال گذشته، قطب مغناطیسی در نیمکره جنوبی تقریباً 900 کیلومتر جابجا شده است و اکنون در اقیانوس جنوبی قرار دارد. قطب نیمکره منجمد شمالی در سراسر اقیانوس منجمد شمالی به سمت ناهنجاری مغناطیسی سیبری شرقی حرکت می کند، سرعت حرکت آن (طبق داده های سال 2004) حدود 60 کیلومتر در سال بود. اکنون سرعت حرکت قطب ها افزایش می یابد - به طور متوسط سرعت 3 کیلومتر در سال در حال افزایش است.

میدان مغناطیسی زمین برای ما چه اهمیتی دارد؟اول از همه، میدان مغناطیسی زمین از سیاره در برابر پرتوهای کیهانی و باد خورشیدی محافظت می کند. ذرات باردار از فضای دور مستقیماً روی زمین نمی افتند، بلکه توسط یک آهنربای غول پیکر منحرف می شوند و در امتداد خطوط نیروی آن حرکت می کنند. بنابراین، همه موجودات زنده از تشعشعات مضر محافظت می شوند.

در طول تاریخ زمین، چندین مورد وجود داشته است وارونگی ها(تغییرات) قطب های مغناطیسی. وارونگی قطب- این زمانی است که آنها مکان خود را تغییر می دهند. آخرین باراین پدیده در حدود 800 هزار سال پیش رخ داده است و بیش از 400 وارونگی ژئومغناطیسی در تاریخ زمین وجود داشته است.برخی از دانشمندان معتقدند که با توجه به شتاب مشاهده شده قطب های مغناطیسی، باید انتظار معکوس شدن بعدی قطب ها را در آینده داشت. چند هزار سال

خوشبختانه، هیچ تغییر قطبی در قرن ما انتظار نمی رود. این بدان معنی است که شما می توانید با در نظر گرفتن ویژگی ها و ویژگی های اصلی میدان مغناطیسی، به خوشایند فکر کنید و از زندگی در میدان ثابت خوب قدیمی زمین لذت ببرید. و برای اینکه بتوانید این کار را انجام دهید، نویسندگان ما هستند که می توانید با اطمینان بخشی از تلاش های آموزشی را به آنها بسپارید! و انواع کارهای دیگر که می توانید در لینک سفارش دهید.

میدان های مغناطیسی در طبیعت به وجود می آیند و می توانند به صورت مصنوعی ایجاد شوند. مرد متوجه آنها شد ویژگی های مفید، که من یاد گرفتم در آن اعمال کنم زندگی روزمره... منبع میدان مغناطیسی چیست؟

نظریه میدان مغناطیسی چگونه شکل گرفت؟

خواص مغناطیسی برخی از مواد در دوران باستان مورد توجه قرار گرفت، اما مطالعه واقعی آنها در اروپای قرون وسطی آغاز شد. دانشمندی از فرانسه Peregrine با استفاده از سوزن های فولادی کوچک، تقاطع خطوط مغناطیسی نیرو را در نقاط خاصی - قطب ها کشف کرد. تنها سه قرن بعد، با هدایت این کشف، گیلبرت به مطالعه خود ادامه داد و متعاقبا از فرضیه خود مبنی بر اینکه زمین میدان مغناطیسی خاص خود را دارد، دفاع کرد.

توسعه سریع تئوری مغناطیس از آغاز قرن نوزدهم آغاز شد، زمانی که آمپر تأثیر میدان الکتریکی را بر وقوع میدان مغناطیسی کشف و توصیف کرد و فارادی آن را کشف کرد. القای الکترومغناطیسیرابطه معکوس برقرار کرد

میدان مغناطیسی چیست؟

میدان مغناطیسی خود را در اثر نیرومندی بر بارهای الکتریکی در حال حرکت یا اجسامی که دارای گشتاور مغناطیسی هستند نشان می دهد.

هادی هایی که جریان الکتریکی از طریق آنها جریان می یابد.
آهنرباهای دائمی؛
تغییر میدان الکتریکی

علت اصلی ظهور میدان مغناطیسی برای همه منابع یکسان است: ریز بارهای الکتریکی - الکترون ها، یون ها یا پروتون ها دارای گشتاور مغناطیسی خاص خود هستند یا در حرکت جهت دار هستند.

مهم!برقی و میدانهای مغناطیسیدر طول زمان تغییر می کند. این رابطه توسط معادلات ماکسول تعیین می شود.

ویژگی های میدان مغناطیسی

ویژگی های میدان مغناطیسی عبارتند از:

شار مغناطیسی، کمیت اسکالر که تعیین می کند چند خط نیروی میدان مغناطیسی از یک مقطع معین عبور می کند. با حرف F مشخص شده است. با فرمول محاسبه می شود:

F = B x S x cos α،

که در آن B بردار القای مغناطیسی، S برش، α زاویه میل بردار نسبت به عمود کشیده شده به صفحه مقطع است. واحد اندازه گیری - وبر (Wb);

بردار القای مغناطیسی (B) نیروی وارد بر حامل های بار را نشان می دهد. به پهلو هدایت می شود قطب شمالجایی که سوزن مغناطیسی معمولی اشاره می کند. از نظر کمی، القای مغناطیسی با تسلا (T) اندازه گیری می شود.
MP تنش (N). با نفوذپذیری مغناطیسی رسانه های مختلف تعیین می شود. در خلاء، نفوذپذیری به عنوان وحدت در نظر گرفته می شود. جهت بردار کشش با جهت القای مغناطیسی منطبق است. واحد اندازه گیری A/m است.

چگونه یک میدان مغناطیسی را تصور کنیم

به راحتی می توان مظهر میدان مغناطیسی را در مثال آهنربای دائمی مشاهده کرد. دارای دو قطب است و بسته به جهت، دو آهنربا جذب یا دفع می شوند. میدان مغناطیسی فرآیندهایی را که در طی این اتفاق می‌افتند مشخص می‌کند:

MP از نظر ریاضی به عنوان یک میدان برداری توصیف می شود. می توان آن را با استفاده از بردارهای القای مغناطیسی B، که هر یک به سمت قطب شمال سوزن قطب نما هدایت می شوند و طولی دارد که به نیروی مغناطیسی بستگی دارد، ساخت.
یک راه جایگزین برای نشان دادن آن استفاده از خطوط لی است. این خطوط هرگز قطع نمی شوند، شروع یا متوقف نمی شوند و حلقه های بسته را تشکیل می دهند. خطوط MF در مناطقی که میدان مغناطیسی قوی‌تر است، ادغام می‌شوند.

مهم!چگالی خطوط نیرو نشان دهنده قدرت میدان مغناطیسی است.

اگرچه MT در واقعیت قابل مشاهده نیست، خطوط نیرو را می توان به راحتی در دنیای واقعی با قرار دادن براده های آهن در MP مشاهده کرد. هر ذره مانند یک آهنربای کوچک با قطب شمال و جنوب عمل می کند. نتیجه الگویی شبیه به خطوط نیرو است. انسان نمی تواند تاثیر MP را احساس کند.

اندازه گیری میدان مغناطیسی

از آنجایی که این یک کمیت برداری است، دو پارامتر برای اندازه گیری MF وجود دارد: قدرت و جهت. اندازه گیری هدینگ با قطب نما متصل به میدان آسان است. به عنوان مثال یک قطب نما در میدان مغناطیسی زمین قرار داده شده است.

اندازه گیری سایر ویژگی ها بسیار دشوارتر است. مغناطیس‌سنج‌های عملی تا قرن نوزدهم ظاهر نشدند. اکثر آنها با استفاده از نیرویی که الکترون هنگام حرکت در امتداد MP حس می کند، کار می کنند.

اندازه گیری بسیار دقیق میدان های مغناطیسی کم از زمان کشف مقاومت مغناطیسی غول پیکر در مواد چند لایه در سال 1988 امکان پذیر شده است. این کشف در فیزیک بنیادی به سرعت در فناوری هارد دیسک مغناطیسی برای ذخیره داده ها بر روی رایانه ها اعمال شد، که منجر به افزایش هزار برابری ظرفیت ذخیره سازی تنها در چند سال شد.

در سیستم‌های اندازه‌گیری مرسوم، MF در تست (T) یا در گاوس (G) اندازه‌گیری می‌شود. 1 T = 10000 G. گاوس اغلب استفاده می شود زیرا تسلا میدان بسیار بزرگی است.

جالب هست.یک آهنربای کوچک روی یخچال یک MF برابر با 0.001 T ایجاد می کند و میدان مغناطیسی زمین به طور متوسط 0.00005 T است.

ماهیت وقوع میدان مغناطیسی

مغناطیس و میدان های مغناطیسی مظاهر نیروی الکترومغناطیسی هستند. دو تا هستند راه های ممکنچگونه بار انرژی در حرکت و در نتیجه میدان مغناطیسی را سازماندهی کنیم.

اولین مورد اتصال یک سیم به منبع جریان است، یک MF در اطراف آن تشکیل می شود.

مهم!با افزایش جریان (تعداد بارهای در حال حرکت)، MF به نسبت افزایش می یابد. با فاصله از سیم، بسته به فاصله، میدان کاهش می یابد. این توسط قانون آمپر توضیح داده شده است.

برخی از مواد با نفوذپذیری مغناطیسی بالاتر قادر به متمرکز کردن میدان های مغناطیسی هستند.

از آنجایی که میدان مغناطیسی یک بردار است، تعیین جهت آن ضروری است. برای یک جریان معمولی که از یک سیم مستقیم عبور می کند، جهت را می توان با قانون دست راست پیدا کرد.

برای استفاده از قانون، باید تصور کرد که سیم به دور دست راست پیچیده شده است، و شستجهت جریان را نشان می دهد. سپس چهار انگشت دیگر جهت بردار القای مغناطیسی را در اطراف هادی نشان می دهند.

راه دوم برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده از این واقعیت است که الکترون ها با گشتاور مغناطیسی خاص خود در برخی از مواد ظاهر می شوند. آهنرباهای دائمی به این صورت عمل می کنند:

اگرچه اتم‌ها اغلب الکترون‌های زیادی دارند، اما معمولاً به گونه‌ای پیوند می‌دهند که کل میدان مغناطیسی این جفت از بین می‌رود. می گویند دو الکترون که به این ترتیب جفت می شوند اسپین مخالف دارند. بنابراین، برای مغناطیسی کردن چیزی، به اتم هایی نیاز دارید که دارای یک یا چند الکترون با اسپین یکسان باشند. به عنوان مثال، آهن دارای چهار الکترون است و برای ساخت آهنربا مناسب است.
میلیاردها الکترون در اتم‌ها را می‌توان به‌طور تصادفی جهت‌گیری کرد، و مهم نیست که این ماده چند الکترون جفت‌نشده داشته باشد، MF کلی وجود نخواهد داشت. این باید در دماهای پایین پایدار باشد تا جهت گیری ترجیحی کلی الکترون ها را فراهم کند. نفوذپذیری مغناطیسی بالا مغناطیسی چنین موادی را تحت شرایط خاصی خارج از تأثیر MF تعیین می کند. اینها فرومغناطیس هستند.
مواد دیگر می توانند خواص مغناطیسی را در حضور MF خارجی از خود نشان دهند. میدان خارجی برای تراز کردن تمام اسپین های الکترون عمل می کند که پس از حذف MF ناپدید می شود. این مواد پارامغناطیس هستند. فلز درب یخچال نمونه ای از پارامغناطیس است.

زمین را می توان به شکل صفحات خازن نشان داد که بار آن علامت مخالف دارد: "منهای" - y سطح زمینو "به علاوه" - در یونوسفر. بین آنها هوای اتمسفر به عنوان یک پد عایق قرار دارد. خازن غول پیکر به دلیل تأثیر MF زمین بار ثابتی را حفظ می کند. با استفاده از این دانش می توانید طرحی برای به دست آوردن انرژی الکتریکی از میدان مغناطیسی زمین ایجاد کنید. درست است، نتیجه مقادیر ولتاژ پایین خواهد بود.

مجبور بودن برای برداشتن:

دستگاه اتصال به زمین؛
سیم؛
ترانسفورماتور تسلا، قادر به ایجاد نوسانات با فرکانس بالا و ایجاد تخلیه تاج و یونیزه کردن هوا است.

سیم پیچ تسلا به عنوان ساطع کننده الکترون عمل خواهد کرد. کل سازه به هم متصل است و ترانسفورماتور باید تا ارتفاع قابل توجهی افزایش یابد تا اختلاف پتانسیل کافی تضمین شود. بنابراین، یک مدار الکتریکی ایجاد می شود که از طریق آن جریان کمی جریان می یابد. دريافت كردن تعداد زیادی ازبرق با استفاده از این دستگاه غیر ممکن است.

الکتریسیته و مغناطیس بر بسیاری از دنیاهای اطراف انسان تسلط دارند: از اساسی ترین فرآیندها در طبیعت تا دستگاه های الکترونیکی پیشرفته.

ویدئو

مغناطیس از زمان های قدیم مورد مطالعه قرار گرفته است و در طول دو قرن گذشته به پایه تمدن مدرن تبدیل شده است.

الکسی لوین

بشریت حداقل برای سه و نیم هزار سال در مورد پدیده های مغناطیسی دانش جمع آوری کرده است (اولین مشاهدات نیروهای الکتریکی هزار سال بعد انجام شد). چهارصد سال پیش، در طلوع فیزیک، خواص مغناطیسی مواد از خواص الکتریکی جدا شد، پس از آن برای مدت طولانی هر دو به طور مستقل مورد مطالعه قرار گرفتند. اینگونه بود که اساس تجربی و نظری ایجاد شد که در اواسط قرن نوزدهم مبنایی برای یک نظریه واحد در مورد پدیده های الکترومغناطیسی شد. خواص غیر معمولمگنتیت معدنی طبیعی (سنگ آهن مغناطیسی، Fe3O4) در اوایل عصر برنز در بین النهرین شناخته شده بود. و پس از ظهور متالورژی آهن، غیرممکن بود که متوجه نشویم مگنتیت محصولات آهن را جذب می کند. دلایل این جاذبه قبلاً توسط تالس میلتوسی (حدود 640-546 قبل از میلاد) توسط پدر فلسفه یونانی تصور شده بود، که آن را با طبیعت خاص این ماده معدنی توضیح داد (تالس همچنین می دانست که کهربا مالیده شده روی پشم باعث جذب برگ های خشک و کوچک می شود. چیپس، و بنابراین به او قدرت معنوی بخشیده است). بعدها، متفکران یونانی در مورد بخارات نامرئی صحبت کردند که مگنتیت و آهن را در برگرفته و آنها را به سمت یکدیگر جذب می کند. جای تعجب نیست که کلمه "مگنت" نیز ریشه یونانی دارد. به احتمال زیاد به نام Magnesia-y-Sipila، شهری در آسیای صغیر که در نزدیکی آن مگنتیت نهشته شده است، برمی گردد. نیکاندر شاعر یونانی از چوپان مگنیس یاد کرد که اتفاقاً در کنار صخره ای بود که نوک آهنین عصایش را به سمت خود می کشید، اما این به احتمال زیاد فقط یک افسانه زیبا است.

آهنرباهای طبیعی نیز علاقه مند بودند چین باستان... توانایی مگنتیت در جذب آهن در رساله "سوابق بهار و پاییز استاد لیو" مورخ 240 قبل از میلاد ذکر شده است. یک قرن بعد، چینی ها متوجه شدند که مگنتیت هیچ تأثیری بر مس یا سرامیک ندارد. در قرون VII-VIII. / bm9icg ===> ekah آنها متوجه شدند که یک سوزن آهنی مغناطیسی آزادانه به سمت ستاره شمالی می چرخد. در نتیجه، در نیمه دوم قرن یازدهم، قطب نماهای دریایی واقعی در چین ظاهر شد؛ دریانوردان اروپایی صد سال بعد بر آنها تسلط یافتند. تقریباً در همان زمان، چینی ها متوجه شدند که سوزن مغناطیسی شده به سمت شرق به سمت شمال است و بنابراین باز شد. انحراف مغناطیسی، در این مورد بسیار جلوتر از دریانوردان اروپایی که تنها در قرن پانزدهم به این نتیجه رسیدند.

آهنرباهای کوچک

در فرومغناطیس، گشتاورهای مغناطیسی ذاتی اتم ها به صورت موازی در یک راستا قرار می گیرند (انرژی این جهت گیری حداقل است). در نتیجه، مناطق مغناطیسی تشکیل می شوند، دامنه ها آهنرباهای دائمی میکروسکوپی (10-4-10-6 متر) هستند که توسط دیواره های دامنه از هم جدا شده اند. در غیاب میدان مغناطیسی خارجی، گشتاورهای مغناطیسی حوزه‌ها به‌طور تصادفی در فرومغناطیس جهت‌گیری می‌شوند؛ در میدان خارجی، مرزها شروع به جابجایی می‌کنند، به طوری که حوزه‌هایی با گشتاورهای موازی با میدان، بقیه را جابجا می‌کنند - فرومغناطیس مغناطیسی شده

منشا علم مغناطیس

اولین توصیف در اروپا از خواص آهنرباهای طبیعی توسط پیر دو ماریکور فرانسوی انجام شد. در سال 1269 در ارتش چارلز پادشاه آنژوی سیسیلی خدمت کرد که شهر لوسرای ایتالیا را محاصره کرد. از آنجا او سندی را برای دوستش در پیکاردیا فرستاد که در تاریخ علم به نام "نامه روی آهنربا" (Epistola de Magnete) ثبت شد و در آنجا درباره آزمایشات خود با سنگ آهن مغناطیسی گفت. ماریکور متوجه شد که در هر قطعه مگنتیت دو ناحیه وجود دارد که آهن را به شدت جذب می کند. او یک موازی بین این مناطق و قطب های کره آسمانی دید و نام آنها را برای مناطق حداکثر نیروی مغناطیسی به عاریت گرفت - به همین دلیل است که ما اکنون در مورد قطب های مغناطیسی شمال و جنوب صحبت می کنیم. ماریکور می نویسد اگر یک تکه مگنتیت را به دو نیم کنید، هر قطعه قطب های خاص خود را دارد. ماریکور نه تنها تأیید کرد که هم جاذبه و هم دافعه بین قطعات مگنتیت اتفاق می افتد (این قبلاً شناخته شده بود)، بلکه برای اولین بار او این اثر را با تعامل بین قطب های مخالف (شمال و جنوب) یا مانند آن مرتبط کرد.

بسیاری از مورخان علم ماریکور را پیشگام مسلم علوم تجربی اروپا می دانند. به هر حال، یادداشت های او در مورد مغناطیس در ده ها نسخه منتشر شد و پس از ظهور چاپ، به صورت بروشور جداگانه منتشر شد. آنها تا قرن هفدهم توسط بسیاری از طبیعت گرایان با احترام نقل می شدند. این اثر برای طبیعت‌شناس و پزشک انگلیسی (پزشک ملکه الیزابت و جانشین او جیمز اول) ویلیام گیلبرت کاملاً شناخته شده بود، که در سال 1600 اثر شگفت‌انگیزی را منتشر کرد (آنگونه که باید به زبان لاتین) "در آهنربا، اجسام مغناطیسیو یک آهنربای بزرگ - زمین." هیلبرت در این کتاب نه تنها تقریباً تمام اطلاعات شناخته شده در مورد خواص آهنرباهای طبیعی و آهن مغناطیسی را ذکر کرد، بلکه آزمایشات خود را با یک توپ مگنتیت توصیف کرد که با کمک آن ویژگی های اصلی مغناطیس زمینی را بازتولید کرد. به عنوان مثال، او دریافت که در هر دو قطب مغناطیسی چنین "زمین کوچک" (Terrella لاتین)، سوزن قطب نما عمود بر سطح آن، در خط استوا - موازی، و در عرض های جغرافیایی وسط - در یک موقعیت متوسط قرار دارد. بنابراین هیلبرت تمایل مغناطیسی را مدلسازی کرد که وجود آن بیش از نیم قرن در اروپا شناخته شده بود (در سال 1544 این پدیده برای اولین بار توسط مکانیک نورنبرگ گئورگ هارتمن توصیف شد).

انقلابی در ناوبری قطب نما ناوبری دریایی را متحول کرده است و سفرهای جهانی را نه تنها به یک حادثه مجزا، بلکه به یک روال عادی تبدیل کرده است.

هیلبرت انحراف ژئومغناطیسی را در مدل خود بازتولید کرد، که او آن را به سطح ایده آل صاف توپ نسبت داد (و بنابراین، در مقیاس سیاره ای، این اثر را با جاذبه قاره ها توضیح داد). او دریافت که آهن با حرارت زیاد خواص مغناطیسی خود را از دست می دهد، اما وقتی سرد شود، دوباره احیا می شود. در نهایت هیلبرت اولین کسی بود که بین جاذبه آهنربا و جاذبه کهربای ساییده شده تمایز قائل شد که آن را نیروی الکتریکی (از نام لاتین Amber Electrum) نامید. به طور کلی، این یک کار بسیار مبتکرانه بود که هم معاصران و هم نوادگان از آن استقبال کردند. ادعای هیلبرت مبنی بر اینکه زمین را باید یک "آهنربای بزرگ" در نظر گرفت، دومین نتیجه علمی اساسی در مورد آن شد مشخصات فیزیکیسیاره ما (اولین مورد کشف کروی بودن آن است که در دوران باستان انجام شده است).

دو قرن وقفه

پس از هیلبرت، علم مغناطیس تا اوایل XIXقرن خیلی کم پیشرفت کرده است. آنچه در این مدت انجام شده است را می توان به معنای واقعی کلمه یک دست شمرد. در سال 1640، Benedetto Castelli، شاگرد گالیله، جاذبه مگنتیت را با وجود ذرات مغناطیسی بسیار ریز در ترکیب آن توضیح داد - اولین و بسیار ناقص حدس که ماهیت مغناطیس را باید در سطح اتمی جستجو کرد. هلندی Sebald Brugmans در سال 1778 متوجه شد که بیسموت و آنتیموان از قطب های یک سوزن مغناطیسی دفع می شود - این اولین نمونه بود. پدیده فیزیکیکه 67 سال بعد فارادی آن را دیامغناطیس نامید. در سال 1785، چارلز آگوستین کولن، از طریق اندازه گیری های دقیق روی ترازوی پیچشی، نشان داد که نیروی برهمکنش قطب های مغناطیسی با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد - درست مانند نیروی برهمکنش بین بارهای الکتریکی (در سال 1750، جان میشل انگلیسی نیز به نتیجه مشابهی رسید، اما نتیجه گیری کولن بسیار قابل اعتمادتر است).

اما مطالعه برق در آن سال ها حرکت کرد با جهش و مرز... توضیح این موضوع سخت نیست. آهنرباهای طبیعی تنها منابع اولیه نیروی مغناطیسی باقی ماندند - علم دیگران را نمی شناخت. قدرت آنها پایدار است، نمی توان آن را تغییر داد (مگر اینکه در اثر حرارت از بین برود)، چه رسد به اینکه به میل خود تولید شود. واضح است که این شرایط به شدت امکانات آزمایش کنندگان را محدود می کند.

برق در موقعیت بسیار سودمندتری قرار داشت زیرا می‌توانست آن را دریافت و ذخیره کند. اولین ژنراتور بارهای ساکنساخته شده در سال 1663 توسط بورگوست ماگدبورگ Otto von Guericke (نیمکره های معروف ماگدبورگ نیز زاییده فکر او هستند). یک قرن بعد، چنین ژنراتورهایی به قدری گسترده شدند که حتی در مراسم استقبال از جامعه نیز به نمایش درآمدند. در سال 1744، آلمانی Ewald Georg von Kleist و کمی بعد هلندی Peter van Muschenbruck شیشه لیدن - اولین خازن الکتریکی را اختراع کردند. در همان زمان، اولین الکترومترها ظاهر شدند. در نتیجه، در پایان قرن هجدهم، علم نسبت به ابتدای کار بسیار بیشتر از الکتریسیته می دانست. اما این را نمی توان در مورد مغناطیس گفت.

و سپس همه چیز تغییر کرد. در سال 1800، الساندرو ولتا اولین منبع شیمیایی را اختراع کرد جریان الکتریسیته- یک باتری گالوانیکی که به عنوان قطب ولت نیز شناخته می شود. پس از آن، کشف ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس موضوعی زمان بود. این می توانست در اوایل سال آینده اتفاق بیفتد، زمانی که نیکولا گوترو شیمیدان فرانسوی متوجه شد که دو سیم موازی با جریان به یکدیگر جذب می شوند. با این حال، نه او، نه لاپلاس بزرگ، و نه فیزیکدان تجربی برجسته ژان باپتیست بیوت، که بعداً این پدیده را مشاهده کرد، هیچ اهمیتی برای آن قائل نشدند. بنابراین، اولویت به درستی به دانشمندی رسید که مدتها پیش وجود چنین ارتباطی را فرض کرده و سالها را به جستجوی آن اختصاص داده است.

از کپنهاگ تا پاریس

همه داستان‌ها و داستان‌های هانس کریستین آندرسن را می‌خوانند، اما کمتر کسی می‌داند که وقتی نویسنده آینده شاه برهنه و بند انگشتی در نوجوانی چهارده ساله به کپنهاگ رسید، دوست و حامی در شخصیت همنام خود پیدا کرد. ، استاد معمولی فیزیک و شیمی در دانشگاه کپنهاگ هانس کریستین اورستد. و هر دو کشور خود را به تمام جهان تجلیل کردند.

انواع میدان های مغناطیسی آمپر برهمکنش بین هادی های موازی با جریان را مطالعه کرد. ایده های او توسط فارادی، که مفهوم خطوط میدان مغناطیسی را مطرح کرد، توسعه یافت.

از سال 1813، اورستد کاملاً عمداً در تلاش برای برقراری ارتباط بین الکتریسیته و مغناطیس بوده است (او از طرفداران فیلسوف بزرگ امانوئل کانت بود که معتقد بود همه نیروهای طبیعی یک وحدت درونی دارند). ارستد از قطب نما به عنوان شاخص استفاده می کرد، اما برای مدت طولانی بی فایده بود. ارستد انتظار داشت که قدرت مغناطیسی جریان موازی با خودش باشد و برای بدست آوردن حداکثر گشتاور، سیم الکتریکی را عمود بر سوزن قطب نما قرار داد. به طور طبیعی، فلش به روشن شدن جریان واکنشی نشان نداد. و فقط در بهار سال 1820، در طی یک سخنرانی، اورستد یک سیم موازی با فلش کشید (یا برای اینکه ببیند از آن چه می شود، یا او یک فرضیه جدید داشت - مورخان فیزیک هنوز در مورد این بحث می کنند). و اینجا بود که فلش تکان خورد - نه خیلی زیاد (اورستد یک باتری کم مصرف داشت) اما هنوز قابل توجه بود.

درست است، کشف بزرگ هنوز اتفاق نیفتاده بود. به دلایلی، اورستد آزمایش ها را به مدت سه ماه قطع کرد و تنها در ماه جولای به آنها بازگشت. و پس از آن بود که متوجه شد "اثر مغناطیسی جریان الکتریکی در امتداد دایره هایی که این جریان را در بر می گیرند هدایت می شود." این یک نتیجه متناقض بود، زیرا قبلاً نیروهای چرخشی نه در مکانیک و نه در هیچ شاخه دیگری از فیزیک ظاهر نمی شدند. ارستد یافته های خود را در مقاله ای بیان کرد و در 21 ژوئیه آن را برای چندین نفر ارسال کرد مجلات علمی... سپس او دیگر با الکترومغناطیس سر و کار نداشت و رله به دانشمندان دیگر منتقل شد. پاریسی ها اولین کسانی بودند که آن را پذیرفتند. در 4 سپتامبر، فیزیکدان و ریاضیدان مشهور دومینیک آراگو در مورد کشف اورستد در جلسه آکادمی علوم صحبت کرد. همکار او آندره ماری آمپر تصمیم گرفت با عمل مغناطیسی جریان ها مقابله کند و آزمایشات را از روز بعد آغاز کرد. اول از همه، او آزمایش‌های اورستد را تکرار و تأیید کرد، و در ابتدای اکتبر متوجه شد که هادی‌های موازی اگر جریان‌هایی در یک راستا از آنها بگذرد جذب می‌شوند و اگر در جهت مخالف باشند دفع می‌شوند. آمپر برهمکنش بین رساناهای غیر موازی را مطالعه کرد و آن را با فرمول (قانون آمپر) ارائه کرد. او همچنین نشان داد که هادی های سیم پیچی با جریان در یک میدان مغناطیسی مانند یک سوزن قطب نما می چرخند (و در این بین یک شیر برقی - یک سیم پیچ مغناطیسی اختراع کرد). در نهایت، او یک فرضیه جسورانه را مطرح کرد: جریان‌های دایره‌ای موازی میکروسکوپی پایدار در داخل مواد مغناطیسی جریان دارند که دلیل عمل مغناطیسی آنهاست. در همان زمان، Bio و Felix Savard به طور مشترک یک رابطه ریاضی را شناسایی کردند که امکان تعیین شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان مستقیم(قانون بیوسوارد).

آمپر برای تاکید بر تازگی اثرات مورد مطالعه، اصطلاح "پدیده های الکترودینامیکی" را پیشنهاد کرد و پیوسته از آن در انتشارات خود استفاده کرد. اما این هنوز الکترودینامیک به معنای امروزی نبود. ارستد، آمپر و همکارانشان با جریان های مستقیمی کار می کردند که استاتیک ایجاد می کردند نیروهای مغناطیسی... فیزیکدانان فقط باید فرآیندهای الکترومغناطیسی غیر ساکن واقعاً پویا را کشف و توضیح دهند. این مشکل در سال های 1830-1870 حل شد. حدود دوازده محقق از اروپا (از جمله روسیه - حکومت لنز را به یاد داشته باشید) و ایالات متحده در آن نقش داشتند. با این حال، شایستگی اصلی بدون شک متعلق به دو غول علم بریتانیا - فارادی و ماکسول است.

پشت سر هم لندن

برای مایکل فارادی، سال 1821 یک سال واقعا سرنوشت ساز بود. او منصب ارزنده سرپرست مؤسسه سلطنتی لندن را دریافت کرد و در واقع به طور تصادفی یک برنامه تحقیقاتی را آغاز کرد و به لطف آن جایگاه منحصر به فردی در تاریخ علم جهان گرفت.

مغناطیسی و نه اینطور. مواد مختلف در یک میدان مغناطیسی خارجی رفتار متفاوتی دارند، این به دلیل رفتار متفاوت گشتاورهای مغناطیسی ذاتی اتم ها است. شناخته شده ترین آنها فرومغناطیس ها هستند، پارامغناطیس ها، ضد فرومغناطیس ها و آهن رباها و همچنین دیامغناطیس ها وجود دارند که اتم های آنها گشتاورهای مغناطیسی خاص خود را ندارند (در یک میدان خارجی آنها به طور ضعیف "در مقابل میدان" مغناطیسی می شوند).

اینجوری شد ریچارد فیلیپس، سردبیر مجله Annals of Philosophy، از فارادی دعوت کرد تا یک بررسی انتقادی از کار جدید در مورد عمل مغناطیسی جریان بنویسد. فارادی نه تنها از این توصیه پیروی کرد و "طرح تاریخی الکترومغناطیس" خود را منتشر کرد، بلکه تحقیقات خود را آغاز کرد که در طول سالیان متمادی به طول انجامید. ابتدا او مانند آمپر آزمایش ارستد را تکرار کرد و پس از آن به راه خود ادامه داد. در پایان سال 1821، او دستگاهی ساخته بود که در آن یک رسانای حامل جریان به دور آهنربای نواری و یک آهنربای دیگر به دور هادی دوم می چرخید. فارادی پیشنهاد کرد که هم آهنربا و هم سیم زنده توسط خطوط متحدالمرکز نیرو احاطه شده اند که آنها را تعیین می کند. تاثیر مکانیکی... این قبلاً جنین مفهوم میدان مغناطیسی بود، اگرچه خود فارادی از چنین اصطلاحی استفاده نکرد.

در ابتدا، او خطوط نیرو را به عنوان روشی مناسب برای توصیف مشاهدات مورد احترام قرار داد، اما با گذشت زمان به واقعیت فیزیکی آنها متقاعد شد (مخصوصاً که او راهی برای مشاهده آنها با کمک براده های آهنی پراکنده بین آهنرباها پیدا کرد). در اواخر دهه 1830، او به وضوح دریافت که انرژی، که منبع آهنرباهای دائمی و هادی های جریان است، در فضایی پر از خطوط نیرو توزیع می شود. در واقع، فارادی قبلاً در زمینه های نظری میدانی فکر می کرد که در آن به طور قابل توجهی از هم عصران خود جلوتر بود.

اما کشف اصلی او چیز دیگری بود. در آگوست 1831، فارادی توانست مغناطیس را وادار به تولید جریان الکتریکی کند. دستگاه او شامل یک حلقه آهنی با دو سیم پیچ مخالف بود. یکی از مارپیچ ها را می توان به یک باتری الکتریکی وصل کرد، دیگری به یک هادی واقع در بالای قطب نما مغناطیسی متصل شد. اگر جریان مستقیم از سیم پیچ اول می گذشت، پیکان تغییر موقعیت نمی داد، اما با روشن و خاموش شدن آن، تاب می خورد. فارادی متوجه شد که در این زمان، تکانه های الکتریکی در سیم پیچ دوم به دلیل ظهور یا ناپدید شدن خطوط میدان مغناطیسی ظاهر می شوند. به عبارت دیگر، او کشف کرد که تغییرات میدان مغناطیسی عامل نیروی الکتروموتور است. این اثر توسط فیزیکدان آمریکایی جوزف هنری نیز کشف شد، اما او نتایج خود را دیرتر از فارادی منتشر کرد و چنین نتیجه گیری نظری جدی انجام نداد.

الکترومغناطیس ها و الکترومغناطیس ها در قلب بسیاری از فناوری ها قرار دارند که بدون آن ها تصور غیرممکن است تمدن مدرن: از ژنراتورهای مولد برق، موتورهای الکتریکی، ترانسفورماتورها گرفته تا ارتباطات رادیویی و تقریباً تمام الکترونیک مدرن به طور کلی.

در اواخر عمرش، فارادی به این نتیجه رسید که دانش جدید در مورد الکترومغناطیس نیاز به یک فرمول ریاضی دارد. او تصمیم گرفت که این وظیفه به عهده جیمز کلرک ماکسول، استاد جوان کالج ماریشال در شهر آبردین اسکاتلند باشد، که در نوامبر 1857 درباره آن نوشت. و ماکسول واقعاً تمام دانش آن زمان در مورد الکترومغناطیس را در یک نظریه ریاضی واحد ترکیب کرد. این کار عمدتاً در نیمه اول دهه 1860 انجام شد، زمانی که او استاد شد. فلسفه طبیعیکالج کینگ لندن. مفهوم میدان الکترومغناطیسیاولین بار در سال 1864 در خاطرات ارائه شده به انجمن سلطنتی لندن ظاهر شد. ماکسول این اصطلاح را به معنای «بخشی از فضا که شامل و احاطه کننده اجسامی است که به صورت الکتریکی یا الکتریکی هستند ابداع کرد. حالت مغناطیسیو به طور ویژه تاکید کرد که این فضا می تواند خالی باشد یا با هر نوع ماده ای پر شود.

نتیجه اصلی کارهای ماکسول سیستمی از معادلات بود که پدیده های الکترومغناطیسی را به هم متصل می کرد. او در رساله ای درباره الکتریسیته و مغناطیس که در سال 1873 منتشر شد، آنها را نامید معادلات کلیمیدان الکترومغناطیسی و امروزه معادلات ماکسول نامیده می شوند. بعدها، آنها بیش از یک بار تعمیم داده شدند (مثلاً برای توصیف پدیده های الکترومغناطیسی در محیط های مختلف)، و همچنین با استفاده از فرمالیسم ریاضی کامل تر و بیشتر بازنویسی شدند. ماکسول همچنین نشان داد که این معادلات راه‌حل‌هایی را می‌پذیرند که شامل امواج برشی میرا نشده است که یک مورد خاص از آن نور مرئی است.

نظریه ماکسول، مغناطیس را به عنوان نوع خاصی از برهمکنش بین جریان های الکتریکی معرفی کرد. فیزیک کوانتومیقرن بیستم فقط دو لحظه جدید به این تصویر اضافه کرد. اکنون می دانیم که برهمکنش های الکترومغناطیسی توسط فوتون ها و الکترون ها و بسیاری دیگر انجام می شود ذرات بنیادیلحظات مغناطیسی خاص خود را دارند. تمام کارهای تجربی و نظری در زمینه مغناطیس بر این پایه استوار است.

پدیده های الکتریکی و مغناطیسی از زمان های قدیم برای بشر شناخته شده است، بالاخره آنها رعد و برق را می دیدند و بسیاری از افراد باستانی آهنرباهایی را می دانستند که برخی از فلزات را جذب می کنند. باتری بغداد که 4000 سال پیش اختراع شد، یکی از شواهدی است که نشان می دهد بشر مدت ها قبل از روزگار ما از برق استفاده می کرده است و ظاهراً می دانسته که چگونه کار می کند. با این وجود، اعتقاد بر این است که تا آغاز قرن نوزدهم، الکتریسیته و مغناطیس همیشه جدا از یکدیگر در نظر گرفته می شدند، به عنوان پدیده های نامرتبط در نظر گرفته می شدند و به شاخه های مختلف فیزیک تعلق داشتند.

مطالعه میدان مغناطیسی در سال 1269 آغاز شد، زمانی که دانشمند فرانسوی پیتر پرگرین (شوالیه پیر مریکور) با استفاده از سوزن های فولادی، میدان مغناطیسی روی سطح آهنربای کروی را مشاهده کرد و مشخص کرد که خطوط میدان مغناطیسی حاصل در دو نقطه قطع می شوند. که او آن را «قطب ها» به قیاس با قطب های زمین نامید.

اورستد در آزمایشات خود تنها در سال 1819 انحراف سوزن قطب نما را در نزدیکی هادی با جریان کشف کرد و سپس دانشمند به این نتیجه رسید که رابطه خاصی بین پدیده های الکتریکی و مغناطیسی وجود دارد.

5 سال بعد، در سال 1824، آمپر توانست به طور ریاضی برهمکنش هادی حامل جریان با آهنربا و همچنین برهمکنش هادی ها با یکدیگر را به شرح زیر توصیف کند: «نیروی وارد بر هادی با جریان، قرار گرفته در یک میدان مغناطیسی یکنواخت، متناسب با طول هادی است، جریان سینوس زاویه بین بردار القای مغناطیسی و هادی.

با توجه به تأثیر آهنربا بر جریان، آمپر پیشنهاد کرد که جریان‌های بسته میکروسکوپی درون یک آهنربای دائمی وجود دارد که میدان مغناطیسی آهنربا را ایجاد می‌کند و با میدان مغناطیسی یک هادی حامل جریان در تعامل است.

به عنوان مثال، با حرکت یک آهنربای دائمی در نزدیکی یک هادی، می توان جریان ضربانی در آن دریافت کرد و با تامین جریان ضربانی به یکی از سیم پیچ ها، روی هسته آهنی مشترکی که سیم پیچ دوم با آن قرار دارد، جریان ضربانی ایجاد می شود. همچنین در سیم پیچ دوم ظاهر می شود.

33 سال بعد، در سال 1864، ماکسول توانست پدیده های الکتریکی و مغناطیسی از قبل شناخته شده را از نظر ریاضی تعمیم دهد - او ایجاد کرد. نظریه میدان الکترومغناطیسیکه بر اساس آن میدان الکترومغناطیسی شامل میدان های الکتریکی و مغناطیسی به هم پیوسته است. بنابراین، به لطف ماکسول، ترکیب نتایج آزمایش های قبلی در الکترودینامیک به صورت علمی و ریاضی امکان پذیر شد.

نتیجه این نتایج مهم ماکسول پیش‌بینی او بود که در اصل، هر تغییری در میدان الکترومغناطیسی باید امواج الکترومغناطیسی ایجاد کند که در فضا و در محیط‌های دی الکتریک با سرعت محدود خاصی منتشر می‌شوند که به گذردهی مغناطیسی و دی الکتریک بستگی دارد. محیط انتشار موج

برای خلاء، این سرعت برابر با سرعت نور بود، در رابطه با آن، ماکسول پیشنهاد کرد که نور نیز یک موج الکترومغناطیسی است، و این فرض بعداً تأیید شد (اگرچه یونگ مدت‌ها قبل از ارستد به ماهیت موجی نور اشاره کرد. آزمایش).

از سوی دیگر ماکسول مبنای ریاضی الکترومغناطیس را ایجاد کرد و در سال 1884 معادلات معروف ماکسول به شکل مدرن ظاهر شد. در سال 1887، هرتز نظریه ماکسول را تأیید کرد که گیرنده امواج الکترومغناطیسی ارسال شده توسط فرستنده را ضبط می کند.

الکترودینامیک کلاسیک به مطالعه میدان های الکترومغناطیسی می پردازد. در چارچوب الکترودینامیک کوانتومی، تابش الکترومغناطیسی به عنوان جریانی از فوتون ها در نظر گرفته می شود که در آن برهم کنش الکترومغناطیسی توسط ذرات حامل - فوتون ها - بوزون های برداری بدون جرم انجام می شود که می تواند به عنوان تحریکات کوانتومی ابتدایی یک میدان الکترومغناطیسی نشان داده شود. بنابراین، فوتون کوانتومی از میدان الکترومغناطیسی از دیدگاه الکترودینامیک کوانتومی است.

برهمکنش الکترومغناطیسی امروزه به عنوان یکی از برهمکنش های اساسی در فیزیک و میدان الکترومغناطیسی یکی از میدان های فیزیکی بنیادی در کنار میدان های گرانشی و فرمیونی محسوب می شود.

خواص فیزیکی میدان الکترومغناطیسی

وجود یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی یا هر دوی این میدان ها در فضا را می توان با اعمال نیرومند میدان الکترومغناطیسی روی ذره یا جریان باردار قضاوت کرد.

میدان الکتریکی بر روی بارهای الکتریکی، اعم از متحرک و ثابت، با نیروی معینی، بسته به قدرت میدان الکتریکی در یک نقطه معین از فضا در یک زمان معین، و به بزرگی بار آزمایشی q، عمل می کند.

با دانستن قدرت (قدر و جهت) که میدان الکتریکی بر روی بار آزمایشی اثر می‌کند و با دانستن مقدار بار، می‌توان قدرت E میدان الکتریکی را در نقطه‌ای از فضا پیدا کرد.

یک میدان الکتریکی توسط بارهای الکتریکی ایجاد می شود، خطوط نیروی آن با بارهای مثبت شروع می شود (به طور مشروط از آنها جاری می شود) و به بارهای منفی ختم می شود (به طور مشروط به آنها جریان می یابد). بنابراین، بارهای الکتریکی منابع میدان الکتریکی هستند. یکی دیگر از منابع میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی در حال تغییر است که از نظر ریاضی توسط آن اثبات می شود معادلات ماکسول.

نیروی وارد بر بار الکتریکی از سمت میدان الکتریکی بخشی از نیروی وارد بر بار معین از سمت میدان الکترومغناطیسی است.

میدان مغناطیسی با حرکت بارهای الکتریکی (جریان) یا میدان‌های الکتریکی متغیر با زمان (همانطور که معادلات ماکسول نشان می‌دهد) ایجاد می‌شود و فقط بر روی بارهای الکتریکی متحرک عمل می‌کند.

شدت عمل میدان مغناطیسی بر روی یک بار متحرک متناسب با القای میدان مغناطیسی، بزرگی بار متحرک، سرعت حرکت آن و سینوس زاویه بین بردار القای میدان مغناطیسی است. ب و جهت سرعت حرکت بار. این نیرو اغلب نیروی لورنتس نامیده می شود، اما فقط بخش "مغناطیسی" آن است.

در واقع نیروی لورنتس شامل اجزای الکتریکی و مغناطیسی است. میدان مغناطیسی با حرکت بارهای الکتریکی (جریان) ایجاد می شود، خطوط نیروی آن همیشه بسته هستند و جریان را می پوشانند.

یکی از اولین نقاشی های میدان مغناطیسی (رنه دکارت، 1644). اگرچه آهن ربا و مغناطیس خیلی زودتر شناخته شده بودند، مطالعه میدان مغناطیسی در سال 1269 آغاز شد، زمانی که دانشمند فرانسوی پیتر پرگرین (شوالیه پیر مریکور) با استفاده از سوزن های فولادی، میدان مغناطیسی سطح آهنربای کروی را مشاهده کرد و مشخص کرد که خطوط میدان مغناطیسی حاصل در دو نقطه متقاطع شدند که او آنها را به قیاس با قطب های زمین "قطب" نامید. نزدیک به سه قرن بعد، ویلیام گیلبرت کولچستر از آثار پیتر پرگرین استفاده کرد و برای اولین بار به طور قطع اعلام کرد که زمین خود یک آهنربا است. اثر گیلبرت که در سال 1600 منتشر شد "د مگنت"، پایه های مغناطیس را به عنوان یک علم پایه ریزی کرد.

در سال 1750، جان میشل اظهار داشت که قطب های مغناطیسی بر اساس قانون مربع معکوس جذب و دفع می شوند. چارلز آگوستین دو کولمب این ادعا را به طور تجربی در سال 1785 آزمایش کرد و به صراحت اظهار داشت که شمال و قطب جنوبقابل تقسیم نیست سیمئون دنیس پواسون (1781-1840) بر اساس این نیروی بین قطب ها، اولین مدل موفق میدان مغناطیسی را ایجاد کرد که در سال 1824 ارائه کرد. در این مدل، میدان مغناطیسی H توسط قطب های مغناطیسی تولید می شود و مغناطیس به دلیل چندین جفت (شمال/جنوب) قطب مغناطیسی (دوقطبی) رخ می دهد.

سه اکتشاف متوالی این "بنیاد مغناطیس" را به چالش کشیده است. اول، در سال 1819، هانس کریستین اورستد کشف کرد که یک جریان الکتریکی یک میدان مغناطیسی در اطراف آن ایجاد می کند. سپس، در سال 1820، آندره ماری آمپر نشان داد که سیم های موازی که جریان را در یک جهت حمل می کنند، به یکدیگر جذب می شوند. سرانجام، ژان باپتیست بیو و فلیکس ساوارد در سال 1820 قانونی به نام قانون بیوت-ساوارد-لاپلاس را کشف کردند که به درستی میدان مغناطیسی اطراف هر سیم پر انرژی را پیش بینی می کرد.

آمپر با گسترش این آزمایشات، مدل موفق خود از مغناطیس را در سال 1825 منتشر کرد. او در آن معادل بودن جریان الکتریکی در آهنرباها را نشان داد و به جای دوقطبی بار مغناطیسی مدل پواسون، این ایده را مطرح کرد که مغناطیس با حلقه های جریان دائمی همراه است. این ایده توضیح داد که چرا بار مغناطیسی را نمی توان جدا کرد. علاوه بر این، آمپر قانونی به نام او را استخراج کرد که مانند قانون بیو ساوارت-لاپلاس، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان مستقیم را به درستی توصیف کرد و همچنین قضیه گردش میدان مغناطیسی را معرفی کرد. همچنین در این کار، آمپر اصطلاح "الکترودینامیک" را برای توصیف رابطه بین الکتریسیته و مغناطیس ابداع کرد. در سال 1831، مایکل فارادی القای الکترومغناطیسی را کشف کرد که متوجه شد یک میدان مغناطیسی متناوب الکتریسیته تولید می کند. او برای این پدیده تعریفی ارائه کرد که به قانون القای الکترومغناطیسی فارادی معروف است. بعدها، فرانتس ارنست نویمان ثابت کرد که برای یک هادی متحرک در میدان مغناطیسی، القاء نتیجه عمل قانون آمپر است. در همان زمان، او پتانسیل برداری میدان الکترومغناطیسی را معرفی کرد، که، همانطور که بعدا نشان داده شد، معادل مکانیسم اساسی پیشنهاد شده توسط فارادی بود. در سال 1850 لرد کلوین، که در آن زمان با نام ویلیام تامسون شناخته می شد، تفاوت بین دو میدان مغناطیسی را به عنوان میدان تعیین کرد. اچو ب... اولی برای مدل پواسون و دومی برای مدل القایی آمپر قابل اجرا بود. علاوه بر این، او به عنوان استنباط کرد اچو ببه یکدیگر متصل می شوند. بین سال‌های 1861 و 1865، جیمز کلرک ماکسول معادلات ماکسول را توسعه داد و منتشر کرد که الکتریسیته و مغناطیس را در فیزیک کلاسیک توضیح و ترکیب می‌کرد. اولین مجموعه از این معادلات در مقاله ای در سال 1861 با عنوان منتشر شد "درباره خطوط فیزیکی نیرو"... این معادلات معتبر هستند، هرچند ناقص. ماکسول معادلات خود را در کار بعدی خود در سال 1865 تکمیل کرد "نظریه دینامیکی میدان الکترومغناطیسی"و مشخص کرد که نور امواج الکترومغناطیسی است. هاینریش هرتز به طور تجربی این واقعیت را در سال 1887 تأیید کرد. اگرچه قدرت میدان مغناطیسی یک بار الکتریکی متحرک که در قانون آمپر ذکر شده است به صراحت بیان نشده بود، در سال 1892 هندریک لورنتز آن را از معادلات ماکسول استخراج کرد. در این مورد، نظریه کلاسیک الکترودینامیک اساسا تکمیل شد.

قرن بیستم به لطف ظهور نظریه نسبیت و مکانیک کوانتومی، دیدگاه‌های مربوط به الکترودینامیک را گسترش داد. آلبرت انیشتین، در مقاله خود در سال 1905، جایی که نظریه نسبیت او اثبات شد، نشان داد که میدان های الکتریکی و مغناطیسی بخشی از یک پدیده هستند که در چارچوب های مرجع مختلف در نظر گرفته می شوند - یک آزمایش فکری که در نهایت به اینشتین کمک کرد تا توسعه یابد. نظریه خاصنسبیت در نهایت، مکانیک کوانتومی با الکترودینامیک ترکیب شد تا الکترودینامیک کوانتومی (QED) را تشکیل دهد.