Đ uro Drobac INSTITUT ZA FIZIKU, Zagreb ifs.hr P riča o magnetizmu

1. Đuro Drobac INSTITUT ZA FIZIKU, Zagreb http://www.ifs.hr Priča o magnetizmu The mystery of magnetism; explain that to me ! J.W.Goethe

2. 0 500 1000 1500 Jantar natrljan tkaninom privlači komadiće pljeve ili papirusa Magnetit privlači komadiće željeza Tales je smatrao da ovi materijali imaju dušu u skladu sa stanovištem tog doba da svako gibanje odražava život, dušu ili božanstvo. Tales iz Mileta (624 – 546 p.n.e.)

3. 0 500 1000 1500 De rerum natura …mora biti da iz ovog kamena izlaze čestice koje otpuhuju zrak smješten između kamena i željeza. Kad se taj prostor isprazni u njega padaju atomi željeza… Dao i objašnjenje zašto zlato ili drvo ne pada u taj prostor. Zlato je teško pa se ne giba, a čestice prolaze kroz drvo, ne odbijaju se i ne stvaraju dovoljan “vakuum”… Lukrecije (98 – 55 p.n.e.) Pokopao ovakve i slične ideje nemogućnošću objašnjenja eksperimenta kojeg je sam opisao: Magnetit privlači pet željeznih prstenova u nizu, a samo je prvi u dodiru s magnetitom Galen (130 – 200)

4. 0 500 1000 1500 Ne moramo se bojati da bi kršćanin premalo znao o snazi i broju elemenata, kretanju, redu i pomrčinama nebeskih tijela, obliku nebesa, vrstama i prirodi životinja, grmlja i kamenja… Dovoljno je kršćaninu da vjeruje kako uzrok svih stvorenih stvari, bilo nebeskih bilo zemaljskih, bilo vidljivih bilo nevidljivih, nije ništa drugo doli dobrota Stvoritelja, koji je jedini istinski Bog. Sv. Augustin (354 – 430)

5. 0 500 1000 1500 “Meng ch'i pi t'an”Brush talks from Dream Brook (Because I had only my writing brush and ink slab to converse with, I call it Brush Talks) U ovoj knjizi se spominje kompas i njegova upotreba u kartografiji Shen-Kua (1030 – 1093) De utensilibus (1180) U ovom radu piše da je u Parizu čuo kako brod mora imati željeznu iglu na magnetu koji pliva da određuje smjer sjevera po oblačnu vremenu ili noći bez zvijezda. Alexander Neckam (1157 – 1217)

6. 0 500 1000 1500 Epistola Petri Peregrini de Maricourt ad Sygerum de Foncaucourt, militem, de magnete (Actum in castris, in obsidione Luceriœ) (8. kolovoza 1269) ? Pierre de Maricourt (Petrus Peregrinus de Maricourt) • Logičko razmatranje bazirano na ekperimentalnim činjenicama uz sustavno iznošenje • Pokušaj ostvarenja trajnog gibanja pomoću magneta (“perpetuum mobile”)

7. • Opisao plivajući i poduprti kompas • Crtao “silnice” po kugli od magnetita (terella) i otkrio da sve završavaju u dvije nasuprotne točke – polovi • Magnetna sila okomita i najjača na polovima • Otkrio da se magnetski polovi ne mogu razdvojiti

9. 0 500 1000 1500 • Otkrio različite načine kako magnetizirati i pojačati magnet • Otkrio da se magnetizam gubi ako se magnet dovoljno zagrije • Pretpostavio da je Zemlja veliki magnet (“Magnus magnes ipse est globus terrestris”) i otkrio da se magnetski polovi ne poklapaju s geografskim polovima •Na terelli otkrio da su krivulje koje spajaju iste vrijednosti inklinacije paralele pa predlagao da se to koristi u navigaciji za određivanje geografske širine no to nije prihvaćeno zbog velikih odstupanja. Uveo termin elektricitet i otkrio da trenje kod mnogih tvari uzrokuje privlačno djelovanje, a ne samo kod jantara (1600) William Gilbert (1544 – 1603) Knjiga posvećena onima koji traže znanja “ne samo u knjigama nego i u samim stvarima”

10. 0 500 1000 1500 Velika otkrića u elektrostatici • Otto von Guericke (1602 – 1688) napravio prvi elektrostatski generator baziran na trenju • Stephen Gray (1666 – 1736) otkrio da se naboj može prenijeti s jednog tijela na drugo • Charles du Fay (1698 – 1739) otkrio da postoje dvije vrste naboja. Isti se odbijaju, a različiti privlače • Petrus van Musschenbroek (1692 –1761) otkrio kondenzator (“Leydenska boca”) • Benjamin Franklin (1706 – 1790) postulirao da materijali imaju istu količinu negativnog i pozitivnog naboja. Grom je elekrična iskra • Joseph Priestly (1733 – 1804) Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806) otkrili da se naboji privlače/odbijaju silom ~ 1/r2 • Alesandro Volta (1745 – 1827) na temelju Galvanijevih radova otkrio kontaktni potencijal različitih metala i napravio prvu bateriju.

11. 0 500 1000 1500 Želio je povezati elektricitet i magnetizam jer mu je bilo poznato da gromovi uzrokuju zakretanje igle kompasa Bio je uvjeren da kao što žica kojom teče struja emitira svjetlo i toplinu može isto tako emitirati i magnetski učinak Hans Christian Ørsted (1777 – 1851) (travanj 1820)

12. 0 500 1000 1500 11.rujna 1820 na sjednici Acadèmie de Sciences Arago izvijestio o Oerstedovom otkriću. Za tjedan dana Ampère pokazao da se privlače žice kojima teče struja u istom smjeru, a odbijaju one kojima teče u suprotnom. Kompletna teorija (bazirana na vlastitim eksperimentima) objavljena je 1826 god. • molekularne vrtložne struje su uzrok magnetizma • djelovanje magneta izvan samog sebe je jednako djelovanju zavojnice kojom teče struja • magnetizacija je uređivanje molekula u vanjskom magnetskom “polju” André Marie Ampère (1775 – 1836) Jean-Baptiste Biot (1774 – 1862) Félix Savart (1791 – 1841) Dominique Arago (1786 – 1835)

13. 0 500 1000 1500 “...ako struja može stvoriti magnetsko polje tada i magnetsko polje može stvoriti struju...” • 1831 otkrio elektromagnetsku indukciju otkrio elektromotor/generator Na pitanje nekog političara kakva je korist od njegovih otkrića odgovorio: “Za sada ne znam, no jednog dana ćete moći ubirati porez na njih” Michael Faraday (1791 – 1867) Joseph Henry (1797 – 1878) otkrio samoindukciju Heinrich Lenz (1804 – 1865) otkrio orijentaciju induciranih struja

14. 0 500 1000 1500 James Clerk Maxwell (1831 – 1879)

15. 0 500 1000 1500 Proučavao prijelaze između magnetskih stanja – Curieva temp. Otkrio da sila na paramagnete ovisi inverzno o temperaturi Pierre Curie (1859 - 1906) 1903 Teorijski objasnio Curievo otkriće. - Magnetsko polje uređuje momente, a temperatura razuređuje. Zagovornik ideje da su magnetska svojstva tvari određena putanjama elektrona Paul Langévin (1872 - 1946)

16. 0 500 1000 1500 • 1907 predložio fenomenološku teoriju feromagnetizma. Unutrašnje polje (nepoznatog izvora) održava magnetizaciju feromagneta. Na temelju Langevinove teorije za paramagnetizam dobio HU ~ TC Za željezo TC» 1000 K pa proizlazi HU» 1500 T Što je izvor ovog ogromnog polja? Pierre-Ernest Weiss (1865 – 1940) Klasična fizika nema odgovora na ovo pitanje

17. 0 500 1000 1500 Ernest Rutherford (1871 – 1937) 1908 Niels Bohr (1885 – 1962) 0.1 mm 10 cm 10 km 1922

18. 0 500 1000 1500 1929 1933 1945 1932 L.de Broglie (1892 – 1987) E. Schrödinger (1887 – 1961) P.A.M. Dirac (1902 – 1984) W. Pauli (1900 – 1958) W. Heisenberg (1901 – 1976) Prostor u kojem se gibaju elektroni određen je trima “kvantnim brojevima” n = 1, 2, 3, 4, 5 ... l = 0, 1..., n -1 ml = -l, -l+1, ... 0 ... l U prostoru određenom s n l mlsmještaju se dva elektrona suprotnih “spinova”

19. 3d-orbitala (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) n = 3, l = 2, ml = -2, -1, 0, 1, 2

20. 0 500 1000 1500 Ljudska vrsta je temeljito iskoristila svoje znanje o magnetizmu Ima li u magnetizmu nečega što još ne razumijemo ili ne znamo?

21. 0 500 1000 1500

22. 0 500 1000 1500 Heisenberg Bohr Pauli Copenhagen, 1934