Electrocinetică

Desi grecii antici cunosteau proprietatile electrostatice ale chihlimbarului, iar chinezii puteau face magneti bruti din pietre magnetice (cca 2700 i.Hr.), pana la sfarsitul secolului al XVIII-lea nu s-au realizat experimente asupra fenomenelor electrice si magnetice documentate. In 1785 fizicianul francez Charles-Augustin de Coulomb a fost primul care a confirmat pe cale experimentala faptul ca sarcinile electrice se atrag sau se resping pe baza unei legi similare cu cea a gravitatiei. Matematicienii Simeon Denis Poisson si Carl Friedrich Gauss au dezvoltat o teorie cu privire la distribuirea arbitrara a sarcinilor electrice.

O particula incarcata cu o sarcina pozitiva atrage o particula incarcata negativ, tinzand sa accelereze spre aceasta. Daca aceasta intampina rezistenta din partea mediului prin care trece, viteza sa se micsoreaza iar mediul sufera o incalzire. Posibilitatea de a mentine un flux electric ce ar continua sa conduca particulele incarcate cu sarcini a fost observata de fizicianul italian Alessandro Volta in 1800. Clasica teorie a unui circuit simplu presupune ca cele doua borne ale unei baterii sa fie incarcate cu sarcini diferite, ca o consecinta a proprietatilor interne ale acesteia. Cand cele doua borne sunt conectate printr-un conductor, particulele incarcate negativ vor fi "impinse" spre borna pozitiva iar acest proces va incalzi firul, acesta opunand rezistenta miscarii. Cand particulele ajung la borna pozitiva, bateria le va forta in interior spre borna negativa, invingand fortele de rezistenta formulate in legea lui Coulomb. Fizicianul german Georg Simon Ohm a descoperit primul existenta unei constante a conductorului, ca proportie intre intensitatea si rezistenta acestuia. Legea lui Ohm nu este universal valabila in fizica, ci mai degraba descrie caracteristicile unel clase limitate de materiale solide.

Primele concepte asupra magnetismlui bazate pe existenta a doi poli magnetici au aparut in secolul XVII si in mare parte datorita experimentelor lui Coulomb.

Prima legatura intre magnetism si electricitate a fost facuta prin intermediul experimentelor fizicianului danez Hans Christian Oersted, care in 1819 a descoperit ca un ac magnetic poate fi deviat cu ajutorul unui conductor sub tensiune electrica. La o saptamana de la aflarea acestei descoperiri, cercetatorul francez Andre Marie Ampere va demonstra ca doi conductori purtatori de curent electric se vor comporta ca si cei doi poli ai unui magnet.

In 1831 fizicianul si chimistul englez Michael Faraday a descoperit ca un curent electric poate fi indus intr-un fir si fara conectarea acestuia la o baterie, fie prin miscarea unui magnet, fie prin plasarea altui conductor cu un curent variabil in vecinatatea conductorului in care se doreste generat curentul. Legatura dintre electricitate si magnetism poate fi cel mai bine redata in termeni asociati campului magnetic sau fortei ce va actiona intr-un anume punct asupra unei sarcini electrice.

Sarcinile electrice stationare produc campuri elctrice; curentii - sarcini electrice mobile - produc campuri magnetice. Aceste descoperiri au fost redate intr-o forma precisa de catre fizicianul englez James Clerk Maxwell care in descompunerea ecuatiilor diferentiale care ii poarta numele a gasit relatia dintre locul si perioada schimbarii campurilor electrice si magnetice intr-un anumit punct si respectiv sarcina si densitatea curentului in acel punct. In principiu, aceste ecuatii permit determinarea intensitatii campului oriunde si in orice moment printr-o cunoastere a sarcinilor electrice si a curentilor.