18.0: Prelude kwa Malipo ya Umeme na Umeme Field

Picha ya mwanasiasa na mwanasayansi wa Marekani Benjamin Franklin (1706—1790) akiruka kite katika dhoruba ya ngurumo ni ya kawaida kwa kila mwanafunzi wa shule. (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)) Katika jaribio hili, Franklin alionyesha uhusiano kati ya umeme na umeme wa tuli. Cheche zilichorwa kutoka ufunguo uliowekwa kwenye kamba ya kite wakati wa dhoruba ya umeme. Cheche hizi zilikuwa kama zile zilizozalishwa na umeme tuli, kama vile cheche ambayo inaruka kutoka kidole chako hadi kwenye mlango wa chuma baada ya kutembea kwenye kitambaa cha pamba. Nini Franklin alionyesha katika jaribio lake la hatari ilikuwa uhusiano kati ya matukio kwa mizani miwili tofauti: moja nguvu kubwa ya dhoruba ya umeme, nyingine athari ya idadi zaidi ya binadamu. Uunganisho kama huu unadhihirisha umoja wa msingi wa sheria za asili, kipengele ambacho wanadamu hupata rufaa hasa.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Umeme wa umeme kutoka kwenye slide hii ya plastiki husababisha nywele za mtoto kusimama mwisho. Mwendo wa kupiga sliding uliondoa elektroni mbali na mwili wa mtoto, na kuacha ziada ya mashtaka mazuri, ambayo yanarudiana kila mmoja kwa kila nywele za nywele. (mikopo: Ken Bosma/Wikimedia Commons)

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Wakati Benjamin Franklin alionyesha kuwa umeme ulihusishwa na umeme wa tuli, alifanya uhusiano ambao sasa ni sehemu ya ushahidi kwamba majeshi yote ya moja kwa moja uzoefu isipokuwa nguvu ya mvuto ni maonyesho ya nguvu ya umeme.

Mengi yameandikwa kuhusu Franklin. Majaribio yake yalikuwa sehemu tu ya maisha ya mtu aliyekuwa mwanasayansi, mvumbuzi, mapinduzi, mjumbe, na mwandishi. Majaribio ya Franklin hayakufanywa kwa kutengwa, wala hawakuwa pekee ya kufunua uhusiano.

Kwa mfano, mwanasayansi wa Italia Luigi Galvani (1737—1798) alifanya mfululizo wa majaribio ambamo umeme wa tuli ulitumiwa kuchochea vipindi vya misuli ya mguu wa vyura waliokufa, athari ambayo tayari inajulikana kwa binadamu waliosumbuliwa na kuruhusiwa kwa tuli. Lakini Galvani pia aligundua kwamba kama alijiunga na waya mbili za chuma (sema shaba na zinki) mwisho hadi mwisho na kugusa ncha nyingine kwa misuli, alitunga athari sawa katika vyura kama kutokwa tuli. Alessandro Volta (1745—1827), kwa sehemu fulani aliongozwa na kazi ya Galvani, alijaribu mchanganyiko mbalimbali wa metali na kuendeleza betri.

Wakati huo huo, wanasayansi wengine walifanya maendeleo katika kugundua uhusiano wa msingi. Jedwali la mara kwa mara lilianzishwa kama mali ya utaratibu wa vipengele yaligunduliwa. Hii iliathiri maendeleo na uboreshaji wa dhana ya atomi kama msingi wa suala. Maelezo hayo ya submicroscopic ya suala pia husaidia kuelezea mpango mkubwa zaidi.

Uingiliano wa atomiki na Masi, kama vile nguvu za msuguano, mshikamano, na kujitoa, sasa unajulikana kuwa maonyesho ya nguvu ya umeme. Umeme wa umeme ni kipengele kimoja tu cha nguvu ya umeme, ambayo pia inajumuisha kusonga umeme na magnetism.

Majeshi yote ya macroscopic tunayopata moja kwa moja, kama vile hisia za kugusa na mvutano katika kamba, ni kutokana na nguvu ya umeme, mojawapo ya vikosi vinne vya msingi katika asili. Nguvu ya mvuto, nguvu nyingine ya msingi, inaonekana kwa njia ya mwingiliano wa umeme wa molekuli, kama vile kati ya wale walio katika miguu yetu na wale walio juu ya kiwango cha bafuni. (Vikosi vingine viwili vya msingi, nguvu za nyuklia na nguvu dhaifu za nyuklia, haziwezi kuhisi kwa kiwango cha binadamu.)

Sura hii huanza utafiti wa matukio ya umeme katika ngazi ya msingi. Sura kadhaa zifuatazo zitashughulikia umeme tuli, umeme wa kusonga, na sumaku- kwa pamoja inayojulikana kama electromagnetism. Katika sura hii, tunaanza na utafiti wa matukio ya umeme kutokana na mashtaka ambayo ni angalau kwa muda mfupi, inayoitwa electrostatics, au umeme wa tuli.

faharasa

umeme tuli

ujenzi wa malipo ya umeme juu ya uso wa kitu

nguvu ya umeme

moja ya vikosi vinne vya msingi vya asili; nguvu ya umeme ina umeme wa tuli, kusonga umeme na magnetism