Electromagnetismul

Electromagnetismul este o ramura a fizicii care studiaza campul magnetic produs de sarcinile electrice in miscare, actiunea campului magnetic asupra curentului electric, undele electrice si cele magnetice, fenomenul inductiei electromagnetice etc., cu aplicatii in: producerea energiei electrice, utilizarea energiei ( motoare, iluminat), unde electromagnetice ( care grupeaza radiatiile gamma, radiatiile X, radiatiile ultraviolete, lumina vizibila, radiatiile infrarosii si undele radio-electrice). Materia fiind compusa din particule incarcate pozitiv ( nuclee atomica) si negativ ( electroni), se poate spune ca electromgnetismul se infla in prezent in cea mai intima zona a materiei.
Inca de la inceputul secolului al XVIII-lea, savantii au inceput sa fie preocupati sa afle daca exista vreo legatura intre electricitate si magnetism. Un raspuns pozitiv a dat fizicianul danez Hans Christian Oersted ( 1777-1851), in 1820, cand a observat un ac magnetizat ( mobil pe un pivot), deasupra caruia era plasat un fir metalic, paralel cu acul, paraseste directia, meridianul magnetic, pentru a se aseza perpendicular fata de fir, cand prin acesta trece un curent electric. Un an mai tarziu , fizicienii francezi Jean-Baptiste Biot ( 1774-1862) si Felix Savart ( 1791-1841) au stabilit ca forta ce actioneaza acul este invers proportionala cu distanta dintre fir si ac.
Din acest fenomen, renumitul savant francez Andre Marie-Ampere ( 1775-1836) a dedus un ansamblu de principii care defineau calitativ si cantitativ campul magnetic creat de un curent. Observand magnetizarea fierului de catre curenti, Francois Arago ( 1786-1853) a inventat electromagnetul.
Michael Faraday a descoperit, in 1830, curentii de inductie, care iau nastere in conductorii plasati intr-un camp magnetic variabil sau in conductorii care se deplaseaza in camp magnetic. Aplicatiile acestei descoperiri constituie intreaga industrie electrica ( generatoare de curent continuu si alternativ, iluminatul, motoarele, transportul energiei la mare distanta, transformatoarele). Faraday a creat cuvintele electroliza, catod, anod, ioni.
La mijlocul secolului al XIX-lea, teoreticienii din stiinta fizicii cautau sa stabileasca o teorie mecanica a electricitatii si a magnetismului, insa ei s-au lovit de existenta ( presupusa) a unui mediu, care, in functie de caz, putea fi absolut fluid sau complet solid; acest mediu a fost numit eter.
O contributie in acest domeniu a adus fizicianul englez James Clerk Maxwell ( 1831-1879), propunand o teorie revolutionara prin care a unit campul electric si campul magnetic, prevazand in acest fel existenta undelor electromagnetice. Maxwell a creat o formulare matematica completa ( ecuatiile lui Maxwell) a ansamblului fenomenelor electromagnetice; aceste ecuatii permit sa se arate ca marimile electromagnetice se propaga; in aer sau in vid viteza corespunzatoare a fost determinata experimental inca din timpul lui Maxwell, foarte aproape de viteza masurata a luminii. Acesta a fost cel mai bun argument pentru a identifica lumina cu o unda electromagnetica.
Au urmat apoi descoperirea ionilor, a radiatiilor ( catodice, Rontgen- numite si x), punerea in evidenta a undelor prevazute de Maxwell ( de catre Heinrich Hertz [1857-1894]); au fost create de teorii care prevedeau desfasurarea fenomenelor electromagnetice: a lui Hendrik Antoon Lorentz ( 1853 - 1928), a lui Pierre Currie ( 1859 -1906), a lui Albert Einstein ( 1879 - 1955), a lui Paul Langevin ( 1872 - 1946), a lui Niels Bohr , a lui Arnold Sommerfeld ( 1868 -1951), a lui Max Planck ( 1858 - 1947), a lui Louis de Broglie ( 1892 - 1987), si a lui Paul Dirac.
In sec al XX-lea, centralele termice, cele hidraulice, cele maremotrice sau cele nuclearo-electrice se dezvolta in numeroase tari si se cerceteaza transformarea directa a energiilor solara, chimica, atomica in energie elctrica. Aplicatiile electromagnetismului, s-au tinut lant, incepand cu sfarsitul veacului trecut. Dupa telefon si telegraf ( cu fir si fara fir), au urmat osciloscopul catodic, tubul de televiziune ( iconoscopul lui Zvorykin), microsocopul electronic, microscopul protonic .
Electromagnetismul constituie una dintre cele mai importante parti ale electricitatii ca ramura a fizicii, iar istoria electromagnetismului ca si cea a stiintei in general, nu se opreste odata cu zilele noastre, ea oferind un camp vast de cercetare pentru viitor.

Electroliza

Electroliza este descompunerea unei substante chimice aflate in solutie sau in stare topita ( electrolit), cu ajutorul curentului electric. Ea este un proces invers fata de pila, care furnizeaza energie electrica prin intermediul reactiilor electrochimice care se produc in ea. Celula de electroliza este sediul unor procese de oxidoreducere ( adica reactia formata dintr-o reactie de oxidare si o reactie de reducere, care au loc concomitent, datorita unui transfer de electroni intre substanta care se oxideaza si substanta care se reduce) ce au loc sub efectul unui curent produs de un generator exterior.
Celula de electroliza contine neaparat un mediu conductor ( electrolitul solvit - solutie sau topit), in care sunt introdusi doi electrozi, catodul si anodul. Catodul constituie sursa de electroni si este in consecinta sediul reactiilor de reducere. Invers, anodul capteaza acesti electroni si are proprietati oxidante fata de mediu. Solutia conductoare contine purtatori de sarcina, numiti cationi, daca sarcina lor este pozitiva, si anioni, in cazul invers. Sub efectul campului electric produs de curentul de electroliza, ionii ( cationii si anionii) tind sa migreze: cationii spre catod si anionii spre anod ( aceasta proprietate a servit la definirea lor).
In timpul electrolizei are loc un transfer de substanta din masa electrolitului catre electrozi, proces care se produce prin difuzie ( patrundere a moleculelor catre electrozi, proces care se produce prin difuzie ( patrundere a moleculelor unui corp in masa altui corp) si convectie ( aici, cu sensul de deplasare a particulelor - eventual incarcate electric - ale unui fluid). Asa cum a aratat inca Michael Faraday ( 1791-1867), care a stabilit si legea respectiva, prin electroliza nu se produc transformari chimice decat la suprafata electrozilor. Pe ei se poate depune sau nu ( in functie de natura electrolitului) substanta. Electroliza are foarte multe aplicatii in metalurgie. Cea mai raspandita este obtinerea electrolitica a cuprului si a aluminiului. Cuprul, care se obtine prin topirea minereului, este de obicei amestecat cu niste sulfuri. Din acest fel de cupru se confectioneaza anodul; ca electrolit serveste o solutie de acid sulfuric, pe catod depunandu-se cuprul absolut pur. Aluminiul este obtinut in intregime prin electroliza sarurilor lui topite. In acest caz, consumul de energie electrica este foarte mare. O alta aplicatie este galvanoplastia. Un obiect sau un model al lui , din ceara ori material plastic, este acoperit cu grafit, pentru a conduce curentul electric. Acest obiect serveste drept catod pentru electroliza sulfatului de cupru, ca anod servind o placa de cupru. Pe model se depune un strat de cupru, a carui grosime depinde de durata electrolizei. Acest strat poate fi desprins de model. Pe acelasi principiu se bazeaza nichelarea.
In sfarsit, mai pomenim ca electroliza se utilizeaza la obtinerea clorului, hidrogenului, a unor straturi subtiri, izolatoare etc...