3218343719

1. Wprowadzenie do teorii i zastosowań

MATERIAŁÓW MAGNETYCZNYCH

Sięgając w stronę historii pierwszym poznanym materiałem magnetycznym była ruda żelaza - magnetyt o symbolu chemicznym Fe3C>4. Wprawdzie z zapisów greckiego filozofa Talesa wynika, że minerał ten byl znany w starożytnej Europie, a jego nazwa wywodzi się od nazwy greckiej prowincji Magnezji, to jednak odkrycie magnetytu, jak również obserwacje jego wówczas dziwnych i niezrozumiałych zachowań należy przypisać Chińczykom już 4 000 lat p.n.e. O tym, że magnetyt wpływa na żelazo i udziela mu właściwości magnetycznych, wzmiankował już Sokrates. Ten najwcześniej znany materiał magnetyczny stosowano w XI w. w Chinach, a od XII w. przez żeglarzy europejskich w nawigacji do konstrukcji kompasu. Wiele stuleci później angielski fizyk i lekarz William Gilbert (1544-1603) opublikował w 1600 r. w dziele „De Magnete” [133] wyniki pierwszych gruntowniej szych badań zjawisk elektrycznych i magnetycznych. Doszedł do przekonania, że Ziemia jest olbrzymim magnesem i dopiero wówczas uświadomiono sobie działanie kompasu jako efekt oddziaływań magnetycznych. Pierwsze relacje o kompasie w literaturze europejskiej pochodzą z początku XIII w., a ich autorstwo przypisuje się Anglikowi Aleksandrowi Neckmanowi. Tak więc odkrycie zjawiska magnetyzmu można uważać za jedno z najwcześniejszych osiągnięć naukowych ludzkości.

Współczesna wiedza o magnetyzmie datuje się dopiero od początku XIX w., kiedy to dokonano znaczących odkryć w tej dziedzinie. W 1820 r. duński fizyk Hans Christian Oersted zaobserwował oddziaływanie prądu elektrycznego płynącego przez przewód, na igłę magnetyczną umieszczoną w jego pobliżu. Andre Marie Ampere (1775-1836), fizyk i matematyk francuski w latach 1820-1823 bazując na tym odkryciu, sformułował prawo określające siły magnetyczne między prądami elektrycznymi. Zbadał elektrodynamiczne oddziaływanie obwodów elektrycznych i doszedł do bardzo śmiałego w owych czasach wniosku, że właściwości magnetyczne rud żelaznych i stali są wynikiem prądów molekularnych wewnątrz materii. Z kolei w 1831 r. genialny fizyk i chemik angielski, samouk Michael Faraday odkrył zjawisko indukcji magnetycznej, wprowadzając jednocześnie pojęcie natężenia pola magnetycznego jako odrębnej wielkości fizycznej. Wiedziony intuicją badacza, oczekującego występowania symetrii w zjawiskach fizycznych, przewidział również istnienie efektu odwrotnego do zaobserwowanego przez Ampere'a. Zauważył mianowicie wpływ pola magnetycznego na prąd elektryczny, dzięki czemu stało się możliwe wytwarzanie energii elektrycznej za pomocą prądnic. W 1873 r. szkocki fizyk James Clark Maxwell ogłosił swój „Traktat o elektryczności i magnetyzmie”, w którym rozwinął teorię fal elektromagnetycznych, formułując zapis matematyczny zwany równaniami Maxwella opisującymi w sposób formalny to, co było już znane od strony jako-