ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΥ (Δ.ΒΛΑΧΟΣ)

Ο Ηλεκτρομαγνητισμός είναι μία από τις κύριες θεωρίες της επιστήμης της Φυσικής, η οποία περιγράφει και μελετά τα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα που παρατηρούνται στην Φύση. Τέτοιου είδους φαινόμενα παρατηρούσε ο άνθρωπος από την εποχή της αρχαιότητας. Για παράδειγμα, τα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα ήταν γνωστά στους αρχαίους Έλληνες από τον 7ο αιώνα π.Χ. Η πρώτη βεβαιωμένη παρατήρηση ηλεκτρικού φαινομένου ήταν του Θαλή του Μιλήσιου, σύμφωνα με την οποία, όταν ένα κομμάτι κεχριμπάρι, (ἤλεκτρον στην αρχαία ελληνική γλώσσα), τριβόνταν σε ξηρό ύφασμα, μπορούσε να έλκει μικρά κομμάτια αχύρου. Από την λέξη ήλεκτρον, προέρχεται και η ετυμολογία του ηλεκτρονίου, και κατ’ επέκταση του ηλεκτρισμού. Την ίδια περίπου εποχή, στην περιοχή της Μαγνησίας στην Μικρά Ασία, παρατηρούνται τα πρώτα μαγνητικά φαινόμενα [1]. Συγκεκριμένα, παρατηρείται για πρώτη φορά, ότι ένα ορυκτό μετάλλευμα της περιοχής, γνωστό αργότερα ως μαγνητίτης (φυσικός μαγνήτης – Fe2O4), μπορεί να έλκει μικρά κομμάτια σιδήρου. Από το ορυκτό του μαγνητίτη καθιερώθηκε ο όρος μαγνητισμός και μαγνητικά φαινόμενα. Από τότε, οι κλάδοι του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού αναπτύχθηκαν ξεχωριστά κατά την πορεία των αιώνων, κυρίως με μια παρατηρητική και περιγραφική μελέτη των φαινομένων. Έτσι η μαγνητική πυξίδα ήταν για αιώνες το εργαλείο γεωγραφικού προσανατολισμού των ανθρώπων και κυρίως των θαλασσοπόρων, και συνέβαλε ώστε το 1600, ο W. Gilbert (Γκίλμπερτ) να διατυπώσει την ιδέα, ότι η Γη είναι ένας τεράστιος φυσικός μαγνήτης. Αργότερα, το 1750, ο J. Michell (Μίτσελ) χρησιμοποίησε έναν στροφικό ζυγό για να μελετήσει τις μαγνητικές δυνάμεις, και να αποδείξει ότι η μαγνητική δύναμη μεταξύ δυο μαγνητών είναι αντιστρόφως ανάλογη της απόστασης που τους χωρίζει. Λίγο αργότερα, το 1785, ο Ch. Coulomb (Κουλόμπ) κατέληγε σ’ ένα παρόμοιο συμπέρασμα για τις δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων, τα είδη των οποίων είχε ήδη προσδιορίσει ο Βενιαμίν Φραγκλίνος. Το έτος 1820, υπήρξε ορόσημο για τον Ηλεκτρομαγνητισμό, μιας και ο H. Oersted (Έρστεντ) διαπίστωσε πειραματικά την διασύνδεση του ηλεκτρισμού με τον μαγνητισμό, με την παρατήρηση ότι το ηλεκτρικό ρεύμα παράγει μαγνητικό πεδίο. Την άρρηκτη σχέση ηλεκτρισμού-μαγνητισμού την επιβεβαίωσαν την δεκαετία του 1830, (ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο), και οι M. Faraday (Φαραντέι) και J. Henry (Χένρυ), οι οποίοι αμφότεροι παρατήρησαν την δημιουργία επαγωγικού ηλεκτρικού ρεύματος από χρονικά μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Ειδικά ο Faraday, ως ένας εξαιρετικός πειραματιστής, εισήγαγε την έννοια του πεδίου στην Φυσική, η οποία έχει θεμελιώδη ρόλο, όχι μόνο στον ΗΜ, αλλά και σε άλλες θεωρίες. Η ολοκληρωτική όμως συνένωση του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού σε μία πραγματικά ενοποιημένη επιστημονική θεωρία, αυτήν του Ηλεκτρομαγνητισμού, έγινε από έναν λαμπρό φυσικό τον J. Maxwell (Μάξουελ). Το 1865, ο Maxwell κατέληξε σε τέσσερις εξισώσεις, οι οποίες σήμερα φέρουν το όνομά του, και βάσει αυτών μπορούν να περιγραφθούν όλα τα κλασσικά ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα. Στην πραγματικότητα, ο Maxwell έδωσε τον μαθηματικό φορμαλισμό στην συσσωρευμένη δουλειά όλων των πρωτεργατών του ηλεκτρισμού και μαγνητισμού, όπως οι Faraday, Gauss (Γκάους), Ampere (Αμπέρ) κ.ά., ώστε ο ΗΜ να γίνει η πλήρης επιστημονική θεωρία που γνωρίζουμε σήμερα. Δικαίως ο Maxwell θεωρείται ο «πατέρας» του ΗΜ, κάτι αντίστοιχο με τον Νεύτωνα στην Μηχανική, τον Carnot (Καρνότ) στην Θερμοδυναμική, και τον Einstein (Αϊνστάιν) στην Σχετικότητα