Geschichte des Elektromagnetismus

Elektromagnetismus ist ein Gebiet der Physik, in dem die elektromagnetische Kraft untersucht wird, eine Art physikalischer Wechselwirkung zwischen elektrisch geladenen Teilchen. Die elektromagnetische Kraft erzeugt normalerweise elektromagnetische Felder wie elektrische Felder, magnetische Felder und Licht. Die elektromagnetische Kraft ist eine der vier fundamentalen Wechselwirkungen (üblicherweise Kräfte genannt) in der Natur. Die anderen drei fundamentalen Wechselwirkungen sind die starke Wechselwirkung, die schwache Wechselwirkung und die Gravitation.

Bis 1820 war nur der Magnetismus von Eisenmagneten und von "lodestones", natürlichen Magneten aus eisenreichem Erz, bekannt. Es wurde angenommen, dass das Erdinnere auf die gleiche Weise magnetisiert war, und die Wissenschaftler waren sehr verwirrt, als sie feststellten, dass sich die Richtung der Kompassnadel an jedem Ort langsam von Jahrzehnt zu Jahrzehnt verschob, was auf eine langsame Veränderung des Erdmagnetfelds hindeutete.

Edmond Halleys Theorien

Wie kann ein Eisenmagnet solche Veränderungen hervorrufen? Edmond Halley (von Comet Fame) schlug genial vor, dass die Erde eine Reihe von kugelförmigen Schalen ineinander enthielt, die jeweils unterschiedlich magnetisiert waren und sich langsam im Verhältnis zu den anderen drehten.

Hans Christian Oersted: Elektromagnetismus-Experimente

Hans Christian Oersted war Professor für Naturwissenschaften an der Universität Kopenhagen. 1820 organisierte er in seinem Haus eine wissenschaftliche Demonstration für Freunde und Studenten. Er plante, die Erwärmung eines Drahtes durch elektrischen Strom zu demonstrieren und auch Magnetismus-Demonstrationen durchzuführen, für die er eine auf einem Holzständer montierte Kompassnadel zur Verfügung stellte.

Oersted stellte zu seiner Überraschung fest, dass sich die Kompassnadel bei jedem Einschalten des Stroms bewegte. Er schwieg und beendete die Demonstrationen, aber in den folgenden Monaten arbeitete er hart daran, das neue Phänomen zu verstehen.

Oersted konnte jedoch nicht erklären, warum. Die Nadel wurde weder vom Draht angezogen noch von diesem abgestoßen. Stattdessen neigte es dazu, im rechten Winkel zu stehen. Am Ende veröffentlichte er seine Ergebnisse ohne jede Erklärung.

Andre Marie Ampere und Elektromagnetismus

Andre Marie Ampere in Frankreich meinte, wenn ein Strom in einem Draht eine Magnetkraft auf eine Kompassnadel ausübt, sollten auch zwei solche Drähte magnetisch interagieren. In einer Reihe von raffinierten Experimenten hat Andre Marie Ampere gezeigt, dass diese Wechselwirkung einfach und grundlegend ist: Parallele (gerade) Ströme ziehen sich an, antiparallele Ströme stoßen ab. Die Kraft zwischen zwei langen geraden parallelen Strömen war umgekehrt proportional zum Abstand zwischen ihnen und proportional zur Intensität des jeweils in ihnen fließenden Stroms.

Es gab also zwei Arten von Kräften, die mit elektrischem und magnetischem Strom verbunden waren. James Clerk Maxwell demonstrierte 1864 einen subtilen Zusammenhang zwischen den beiden Kraftarten, der unerwartet die Lichtgeschwindigkeit mit einbezog. Aus dieser Verbindung entstand die Idee, dass Licht ein elektrisches Phänomen ist, die Entdeckung von Radiowellen, die Relativitätstheorie und ein Großteil der heutigen Physik.