Elektromagnetisme og teknologi

Af Laila Zwisler, Teknologihistorie DTU

Der findes mange forskellige videnskabelige opdagelser. Opdagelsen for 200 år siden af sammenhængen mellem magnetisme og elektricitet er en af de helt store. H. C. Ørsteds opdagelse forandrede verden fundamentalt. Uden H.C. Ørsteds opdagelse havde verden ikke set ud, som vi kender den i dag.

Elektrisk lys, strømgeneratorer, elektromotorer og produktion af elektricitet med mekanisk kraft fra fx vindmøller er nogle af de konkrete produkter, som H.C. Ørsteds opdagelse har givet verden. H. C. Ørsted er verdenskendt for at have opdaget elektromagnetismen i 1820.

Teknologi og elektromagnetisme
Ørsteds opdagelse af elektromagnetismen blev hurtigt hvirvlet ind i hans samtids teknologiske udvikling. Et stort antal teknologier kom til at bruge elektromagnetismen, og her følger blot nogle eksempler på brugen af elektromagnetisme inden for kommunikation, elektriske motorer og vedvarende energi.

Telegrafi
På kommunikationsområdet viste elektromagnetismen sig brugbar inden for telegrafi. Mange forbinder måske telegrafi med Morsekode, men punkt-til-punkt kommunikation med synlige signaler er en gammel praksis. Man har f.eks. kommunikeret med flag. Da Ørsted opdagede elektromagnetismen, havde flere opfindere allerede forsøgt at bruge elektricitet til telegrafi, og snart forsøgte man at anvende elektromagnetisme til dette formål.
Det blev englænderne William Cooke og Charles Wheatstone, der udviklede det første kommercielle elektromagnetiske telegrafisystem til jernbanelinjen Great Western Railway i 1838. Amerikanske Samuel Morse udviklede sit system på samme tid. De korte beskeder, som man sendte gennem telegrafsystemet, var vigtige både til politiske og forretningsmæssige formål. Såvel magthavere som entreprenører investerede i systemet og et vidtforgrenet net af telegrafkabler formede sig.

Forbedring af telegrafien
Med den store interesse for kommunikation kom der mange bud på, hvordan man kunne forbedre telegrafien. Kunne man f.eks. overføre et telegram gennem luften? Flere opfindere arbejdede på overførsel af lyd uden et kabel – med elektromagnetismen som én af medspillerne. Der blev skarp konkurrence mellem forskellige teknologier, der udsendte elektromagnetiske radiobølger, f.eks. mellem en gnistsender fra italienske Marconi og en buesender fra danske Valdemar Poulsen. Enhver, der havde det rette apparatur, kunne lytte med på trådløse meddelelser. Det var en udfordring for miltæret, som helst ikke delte oplysninger med eventuelle fjender, mens det blev til glæde for mange i det civile liv. De bød gerne radioudsendelser med musik og nyheder fra den store verden ind i stuerne.

Elektromagnetisk telefon
Opfindere arbejdede også med en talende telegraf, som man senere kaldte en elektromagnetisk telefon. Mange ventede, at telefonen ville blive brugt til korte beskeder blandt forretningsmænd, men til deres overraskelse anvendte f.eks. kvinder den til at vedligeholde relationer til familie og venner. Igen fik en kommunikationsteknologi en uventet rolle i privatlivssfæren.

Massekommunikation
Elektromagnetisme blev altså en del af standardarsenalet for teknologer, der lavede apparater til massekommunikation. Men det har også ført til bekymring. Det moderne menneske lever livet med elektromagnetisk stråling, f.eks. fra mobiltelefoner og andre apparater, og man diskuterer, om det har en helbredseffekt.

Elektriske motorer
Elektromagnetismen kunne ikke kun anvendes til kommunikation, men også til motorer. Faradays rotationsprincip fra 1821, hvor en strøm får en magnet til at bevæge sig, omdanner elektricitet til bevægelse. Man kan sige, at Faraday skabte den første elektromotor, som dog ikke havde et praktisk sigte. Både opfindere og forskere arbejdede med motorer, men selvom mange udviste stor opfindsomhed, skulle der gå lang tid, før de fik den store udbredelse.

Batterierne var én af de begrænsende faktorer. De var store og dyre, og med dem var motorerne ikke en fordelagtig konkurrent til andre kraftkilder. For eksempel fik Thomas Davenport i 1837 patent på en motor, som han havde udviklet i samarbejde med sin kone Emily. Men ægteparrets opfindelse floppede kommercielt, og de gik fallit.

Elektromotoren
Elektromotorerne vandt dog for alvor indpas efter 1880’erne, hvor de elektriske forsyningssystemer vandt frem. Nu var fleksibilitet elektromotorens styrke. Med en elektromotor behøvede man ikke overføre bevægelse med bælter eller remme fra en central kraftkilde som en dampmaskine eller et vandhjul. Efterhånden som elektriciteten vandt frem, blev elektromotoren en fast favorit, og elektriske motorer fandt vej til bl.a. en række husholdningsapparater. Men elektromotoren vandt ikke på alle felter. Da bilerne kom frem i slutningen af 1800-tallet, brugte opfindere både damp-, elektro- og forbrændingsmotorer. Forbrændingsmotoren blev industristandarden, mens elmotoren fandt vej til nicher som mælkevogne.

Vedvarende energi
Elektromotorer, elektricitetsværker og telefoner forbruger energi, og den udbredte brug af dem har været med til at gøre vores samfund dybt afhængigt af fossile brændstoffer. Men elektromagnetisme kan også udnyttes til at lave vedvarende energi gennem induktion. Hvis man kan få f.eks. vind eller vand til at bevæge en magnet i forhold til en spole, opstår der en elektrisk strøm i spolen.

Elektromagnetismen viste sig i det hele taget brugbar i mange teknologier, mange flere end der er beskrevet her. Den er en del af vores teknologiske standardarsenal, ganske som søm og tandhjul, og forskere og opfindere arbejder til stadighed på nye anvendelser.
Et eksempel fra DTU er et projekt, som skal udnytte at vand er elektromagnetisk. Vand kan let polariseres, dvs. et elektrisk felt kan bruges til at ændre fordelingen af ladning i væsken. Det forventer man at kunne bruge til at lave kunstige materialer med helt nye egenskaber, som ellers ikke findes i naturligt forekommende materialer.

 

Litteratur
Dan Charly Christensen: Naturens tankelæser. En biografi om Hans Christian Ørsted. Museum Tusculanums Forlag 2009
Christopher Cooper: The Truth about Tesla. Race Point Publishing 2015
Anja Skaar Jacobsen: Propagating Dynamical Science in the Periphery of German Naturphilosophie: H. C. Ørsted’s Textbooks and Didatics. Science & Education 2006 15 s. 739-760. Springer
Ole Knudsen: Elektromagnetisme 1820-1900. Danmark 1991
Helge Kragh: Quantum Generations. A history of physics in the twentieth century. Princeton, New Jersey 2002
Helge Kragh: Natur, Nytte og Ånd. Dansk Naturvidenskabs Historie, bind 2 s. 229-264. Århus 2005
Kirstine Meyer (red.): H. C. Ørsted Naturvidenskabelige Skrifter, bind II, København 1920
Gudrun Wolfschmidt (red.): Von Hertz zum Handy. Entwicklung der Kommunikation. Nuncius Hamburgensis. Beiträge zur Geschichte der Naturwissenschaften Band 6. 2007
https://imagine.gsfc.nasa.gov/science/toolbox/emspectrum_observatories1.html tilgået 9. maj 2018 kl. 10

Kontakt

Gitte Lunde Andresen
Kontorchef, Stakeholder Management
Afdeling for Innovation og Sektorudvikling
45 25 11 96
Telegraf
Cooke og Wheatstone brugte den elektromagnetiske effekt til at bevæge nåle i deres telegraf. Denne har fem nåle, som ved fælles hjælp kan pege på ethvert bogstav i alfabetet.
Foto: Wikicommons
Støvsuger
Takket være en elektromotor, kan man køre rundt med en støvsuger. Foto: Wikicommons
Vindturbiner på Risø
Vindturbiner på Risø. Møller kan bruge elektromagnetisk induktion til at lave elektricitet.
Foto: Teknologihistorie DTU
http://www.hcoersted2020.dk/om_h_c-oersted_2020/elektromagnetisme-og-teknologi
18 AUGUST 2019