Det tog tid att fullt ut förstå att elektromagnetiska fält (EMF) faktiskt består av två distinkta komponenter: elektriska och magnetiska fält, som alltid är vinkelräta mot varandra. Här är några namn på framstående fysiker, matematiker och forskare som har bidragit till studierna av elektromagnetism:
Dessa forskare var viktiga för utvecklingen av vår förståelse för elektromagnetism och dess tillämpningar, och deras arbete har haft en djupgående inverkan på modern teknik och kommunikation.
Michael Faraday (1791 – 1867) var en brittisk fysiker och kemist som gjorde stora bidrag till förståelsen av elektromagnetism. Han formulerade koncept som elektromagnetisk induktion och elektromagnetisk rotation, som senare låg till grund för utvecklingen av elektriska generatorer och motorer. Faraday var en experimentell pionjär och hans arbete banade väg för moderna teorier om elektromagnetism. På 1830-talet noterade han att en kompassnål rörde sig när elektrisk ström flödade genom ledningar nära den. Denna observation markerade början på sammankopplingen mellan elektricitet och magnetism som vetenskaperna då började utforska. Forskare insåg att det fanns något som påverkade föremål på avstånd och detta ”något” började betraktas som ett ”fält”, med kraftlinjer som kunde påverka föremål genom luften.
Nikola Tesla (1856-1943) var en serbisk-amerikansk uppfinnare och ingenjör som är känd för sina revolutionerande bidrag inom elektromagnetism och elektricitet. Han utvecklade växelströmssystemet (AC) för elektrisk kraftdistribution, vilket har varit grundläggande för modern kraftöverföring. Tesla arbetade också med trådlös överföring av energi och kommunikationssystem, och han anses vara en av de mest inflytelserika forskarna inom området.
James Clerk Maxwell (1831-1879) var en skotsk matematiker och teoretisk fysiker som spelade en avgörande roll i sammanfogandet av elektricitet och magnetism genom sin formulering av Maxwells ekvationer (1860 – 1870) . Dessa ekvationer är en sammansmältning av de två fenomenen och beskriver på ett precisa sätt hur elektriska fält och magnetiska fält interagerar och ger upphov till elektromagnetiska vågor. Ekvationerna är kända som ”Maxwells ekvationer”.
James Clerk Maxwell översatte de krafter som tidigare hade observerats av Faraday till en vetenskaplig matematisk form. Hans ekvationer utgjorde en hörnsten inom klassisk fysik och lade grunden för utvecklingen av teknologier som radio, TV och våra mobiltelefoner. Med sina insikter har Maxwell skapat en varaktig inverkan på vår förståelse av elektromagnetism och dess tillämpningar i vår moderna värld.
Heinrich Hertz (1857-1894) var en tysk fysiker som utförde experimentella bevis för existensen av elektromagnetiska vågor. Han skapade en sändare och mottagare som genererade och detekterade radiovågor, och bevisade därmed James Clerk Maxwells teorier om elektromagnetiska vågor. Hertz var den första som praktiskt visade att elektromagnetiska vågor inte bara var en teoretisk koncept utan faktiskt kunde genereras och detekteras. Han lyckades bevisa existensen av elektromagnetiska vågor men kunde ännu inte visa hur dessa vågor skulle kunna användas praktiskt. Enheten för frekvensen av en radiovåg – en svängning per sekund – fick namnet hertz, till ära för Heinrich Hertz.
Hans experiment med radiovågor löste två viktiga problem:
- Hertz konkretiserade vad Maxwell hade teoretiserat – att hastigheten hos radiovågor var lika med ljusets hastighet. Detta visade att radiovågor var en form av ljus.
- Hertz visade hur elektriska och magnetiska fält kan avlägsna sig från ledningar och bli fria som elektromagnetiska vågor.
Hur kunde radiovågor användas?
Även om elektromagnetiska vågor hade en stark vetenskaplig och matematisk grund, var det initialt oklart hur dessa vågor kunde tillämpas praktiskt. Inte ens Nikola Tesla (1856 – 1943), som utforskade elektromagnetismen på revolutionärt sätt mot slutet av 1800-talet, kunde på den tiden konkret definiera en användning för elektromagnetiska vågor.
Formellt tillskrivs Guglielmo Marconi (1874 – 1937) äran för att ha pionjärat radiobaserad kommunikation. Det är dock viktigt att komma ihåg att Marconi hamnade i en rättslig tvist med Nikola Tesla angående patent som gällde radiovågor.
Marconi började sina studier med att utforska möjligheten att detektera åskväder på avstånd, vilket så småningom ledde till hans experiment med att generera och mottaga radiosignaler (året 1895). Han använde liknande utrustning som andra forskare på den tiden och lyckades uppnå en räckvidd på över 1,5 km. År 1901 lyckades han skicka en signal från Cornwall, England, som mottogs på Newfoundland, Kanada – en sträcka på hela 3500 km. Marconis användning av en gnistsändare i hans sändarutrustning markerade en viktig milstolpe i tidiga radiokommunikationer.
Faraday, Tesla, Maxwell, Hertz, Marconi och andra forskare bidrog alla på olika sätt till utvecklingen av elektromagnetism och öppnade vägen för moderna kommunikationsteknologier.