ประวัติความเป็นมาของแม่เหล็กไฟฟ้า

ในช่วงต้นฤดูใบไม้ผลิปี 1820 ชาวเดนมาร์ก โยฮันน์ เออร์สเตด ค้นพบหลักการนี้โดยบังเอิญ ในปี ค.ศ. 1822 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Arago และ Lussac ค้นพบว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดที่มีบล็อกเหล็ก มันจะดึงดูดบล็อกเหล็กให้กลายเป็นแม่เหล็ก นี่เป็นการค้นพบหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้าครั้งแรก ในปี 1823 ปลาสเตอร์เจียนได้ทำการทดลองที่คล้ายกัน โดยเขาพันลวดทองแดงเปลือยจำนวน 18 รอบรอบแท่งเหล็กรูปตัว U- ที่ไม่ใช่แม่เหล็ก เมื่อลวดทองแดงเชื่อมต่อกับเซลล์โวลตาอิก ขดลวดทองแดงรอบๆ แท่งเหล็กรูปตัว U- ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหนาแน่น ซึ่งส่งผลให้แท่งเหล็กรูปตัว U- กลายเป็น "แม่เหล็กไฟฟ้า" พลังงานแม่เหล็กของแม่เหล็กไฟฟ้านี้ถูกขยายหลายครั้งเมื่อเทียบกับแม่เหล็กถาวร มันสามารถดึงดูดบล็อกเหล็กได้ 20 เท่าของน้ำหนักตัวมันเอง เมื่อไฟฟ้าดับ แท่งเหล็กรูปตัวยู-ไม่สามารถดึงดูดบล็อกเหล็กใดๆ ได้ และกลับมาเป็นแท่งเหล็กธรรมดา

การประดิษฐ์แม่เหล็กไฟฟ้าของปลาสเตอร์เจียนแสดงให้ผู้คนเห็นถึงโอกาสอันสดใสในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแม่เหล็ก สิ่งประดิษฐ์นี้แพร่กระจายอย่างรวดเร็วในอังกฤษ สหรัฐอเมริกา และบางประเทศชายฝั่งในยุโรปตะวันตก ในปีพ.ศ. 2372 ช่างไฟฟ้าชาวอเมริกัน เฮนรี่ได้สร้างนวัตกรรมบางอย่างกับแม่เหล็กไฟฟ้าของปลาสเตอร์เจียน โดยแทนที่ลวดทองแดงเปลือยด้วยลวดฉนวนแมกนีโตอิเล็กทริก ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการลัดวงจรที่เกิดจากการสัมผัสกับลวดทองแดงมากเกินไป เนื่องจากฉนวน สายไฟจึงพันกันแน่นเป็นขดได้ ยิ่งขดลวดมีความหนาแน่นมากขึ้น สนามแม่เหล็กก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแม่เหล็กได้อย่างมาก ในปี ค.ศ. 1831 เฮนรีได้สร้างแม่เหล็กไฟฟ้ารุ่นใหม่ขึ้นมา แม้ว่าจะมีขนาดเล็ก แต่ก็สามารถยกเหล็กได้เป็นตัน

แรงบันดาลใจจากการทดลองของ Oersted เกี่ยวกับผลกระทบทางแม่เหล็กของกระแสและการทดลองอื่นๆ อีกชุด Ampère ตระหนักว่าแก่นแท้ของปรากฏการณ์แม่เหล็กคือกระแสไฟฟ้า เขาลดปฏิสัมพันธ์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับกระแสและแม่เหล็กเหลือเพียงปฏิสัมพันธ์ระหว่างกระแสน้ำ ทำให้เกิดคำถามพื้นฐานในการค้นหากฎที่ควบคุมปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบในปัจจุบัน เพื่อเอาชนะความยากลำบากในการวัดองค์ประกอบกระแสไฟฟ้าที่แยกได้โดยตรง Ampère ได้ออกแบบการทดลองว่างสี่รายการอย่างพิถีพิถัน และได้ผลลัพธ์ด้วยการวิเคราะห์ทางทฤษฎีที่เข้มงวด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแอมแปร์ยึดแนวคิดเรื่องการกระทำจากระยะไกลในปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า เขาจึงตั้งสมมติฐานว่าแรงระหว่างองค์ประกอบกระแสสององค์ประกอบกระทำตามเส้นที่เชื่อมโยงองค์ประกอบทั้งสองในการวิเคราะห์ทางทฤษฎีของเขา โดยหวังว่าจะปฏิบัติตามกฎข้อที่สามของนิวตัน ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปที่ผิดพลาด สูตรข้างต้นเป็นผลหลังจากแก้ไขข้อสันนิษฐานที่ผิดพลาดว่าแรงกระทำตามเส้นที่เชื่อมต่อกัน ควรเข้าใจจากมุมมองของการกระทำในระยะไกลดังนี้: องค์ประกอบกระแสสร้างสนามแม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กออกแรงกับองค์ประกอบกระแสอื่นที่อยู่ภายใน