Lịch sử Điện từ học (Phần 11)

1870 - 1879

Thập kỉ này được đánh dấu bởi phát minh ra một dụng cụ sẽ làm cách mạng hóa sự truyền thông của loài người còn hơn cả điện báo. Năm 1876, Alexander Graham Bell phát minh ra điện thoại. Mặc dù Bell giành được phần lớn tiếng tăm và giải thưởng tài chính cho thành tựu đó, nhưng trong đó có phần đóng góp của những người khác, gồm người trợ lí của ông Thomas Watson, đối thủ cạnh tranh của ông Elisha Gray và các nhà phát minh ra các mẫu nguyên bản trước đó, bao gồm cả Johann Phillip Reis của nước Đức.

alt

Các nghi vấn vẫn còn đó là Bell xứng đáng được tôn vinh bao nhiêu. Nhưng cuối cùng, tính nhạy bén phi thường trong kinh doanh của ông và kiến thức âm học đã đưa ông đến vinh quang trong sách vở lịch sử. Vào cuối thập niên 1870, sự mua bán điện thoại đầu tiên đã được thiết lập, cho phép người ta gọi điện cục bộ cho nhau với một người điều hành làm trung gian.

Một cuộc đua khác đang trên đường chạy trong thập niên này là phát minh ra một công nghệ quan trọng mới: một bóng đèn nóng sáng thực tế. Lúc này, đèn hồ quang đã được sử dụng làm đèn đường, đèn hải đăng và một số đèn thắp sáng trong nhà. Kĩ sư người Nga Paul Jablochkov đã phát triển một mẫu cải tiến vào năm 1876. Nhưng thế giới đang có nhu cầu loại bóng đèn tốt hơn, sáng hơn và hoạt động lâu hơn. Mặc dù bóng đèn nóng sáng đã được phát minh, nhưng không có mẫu thực tế nào tồn tại cả.

Tại tiền tuyến của cuộc giao tranh này là Thomas Edison của nước Mĩ và Joseph Swan của nước Anh. Swan đã bắt tay vào giải quyết vấn đề vào năm 1850. Năm 1879, cuối cùng ông đã chế tạo ra một bóng đèn nóng sáng thực tế sử dụng dây tóc sợi carbon làm từ cotton. Edison hoàn thành kì công tương tự ở bờ bên kia Đại Tây Dương trong cùng năm đó. Bóng đèn đầu tiên của Edison tồn tại chưa tới 14 giờ, nhưng trong vòng một năm ông đã kéo dài thời gian sống của nó lên gần 100 lần bởi việc sử dụng dây tóc tre carbon hóa. Edison tiếp tục thương mại hóa thành công phát minh của ông ở nước Mĩ và hợp tác với kẻ kình địch cũ Swan thực hiện công việc tương tự ở nước Anh. Là một doanh nhân sắc sảo, Edison đăng kí phát minh của ông, củng cố nó với một hệ thống điện và mang nó ra thị trường. Trình diễn lớn đầu tiên của ông là lắp đặt đèn chiếu sáng trên con tàu hơi nước Columbia năm 1880.

Trong khi các nhà phát minh tôi luyện trực tiếp với những ứng dụng thực tiễn cho dòng điện, thì các nhà lí thuyết và nhà thí nghiệm làm việc cật lực nhằm tìm hiểu chính xác thì nó là cái gì. Năm 1874, nhà vật lí Ireland George Stoney đã thử xác định xem đơn vị nhỏ nhất của dòng điện là gì, ước tính điện tích trên hạt điện sau này ông đặt tên là “electron”.

Làm việc với các ống chân không, các nhà khoa học đã quan sát thấy một điện tích gửi qua nó từ điện cực âm (cathode) sang điện cực dương (anode) mang lại một ánh lóe sáng. Được đặt tên là tia cathode, hiện tượng này chưa được nhận ra là một dòng electron tự do. Làm việc với mẫu ống chân không của riêng ông (ống Crookes), nhà vật lí Anh William Crookes xác định thấy tia cathode tryền đi theo đường thẳng và có thể chặn lại bằng một miếng kim loại mỏng. Ông còn chứng minh được dòng điện chạy từ âm sang dương – đưa trở lại quan niệm sai lạc từ thời Benjamin Franklin.

alt

Crookes không đúng hoàn toàn trong câu chuyện này. Ông tin rằng tia cathode gồm các hạt tích điện âm – điều đó hóa ra đúng – nhưng tin một cách sai lầm rằng ông đã phát hiện ra một trạng thái thứ tư của vật chất, thay vì một hạt hạ nguyên tử. Tuy vậy, nghiên cứu của ông đã lót đường cho J.J. Thomson thực hiện bước nhảy trí tuệ mang tính cách mạng vào cuối thế kỉ này.

Xem lại Phần 10

1870 - 1879
1873	Nhà vật lí Scotland James Clerk Maxwell cung cấp một sự trình bày chi tiết lí thuyết điện từ của ông trong cuốn sách của ông: Chuyên luận về Điện và Từ.
1873	Kĩ sư điện người Anh Willoughby Smith phát hiện ra tính quang dẫn khi ông quan sát thấy selenium dẫn điện tốt hơn khi bị chiếu sáng.
1874	Nhà vật lí Ireland George Stoney ước tính điện tích trên hạt của dòng đện mà sau này ông gọi là electron.
1875	Nhà vật lí John Kerr xứ Scotland phát hiện thấy dòng điện có thể cảm ứng trong một chất trong suốt bằng cách thiết đặt một điện trường mạnh sao cho nó truyền ngang qua chùm ánh sáng, hiện tượng ngày nay gọi là hiệu ứng quang điện Kerr.
1876	Nhà vật lí Mĩ Henry Rowland chứng minh bằng thực nghiệm rằng một điện tích đang chuyển động tương đương về mặt từ tính với một dòng điện.
1876	Nhà phát minh Alexander Graham Bell nhận bằng sáng chế Mĩ cho mẫu điện thoại của ông, nó không giống mẫu sơ bộ của Reis có khả năng truyền tải thành công giọng nói con người và những âm thanh khác.
1876	Kĩ sư điện và nhà phát minh người Nga Paul Jablochkov phát triển một loại đèn hồ quang cải tiến với một mẫu đơn giản gọi là nến Jablochkov, nó trở thành dạng đèn đường được ưa chuộng trong nhiều năm.
1879	Nhà vật lí Anh Joseph Swan, người phát minh ra đèn điện nguyên thủy vào năm 1860, chứng minh được một bóng đèn nóng sáng thực tiễn ở nước ông; nhà phát minh Thomas Edison thực hiện một sự trình diễn tương tự về đèn điện do ông phát minh ra độc lập ở nước Mĩ.
1879	Theo đề nghị của Henry Rowland, nhà vật lí Mĩ Edwin Hall thực hiện một thí nghiệm trong khi làm luận án tiến sĩ của ông mang lại khám phá của ông ra hiệu ứng Hall, liên quan đến độ lệch thế tạo ra bởi một từ trường đặt vuông góc với một vật rắn mang dòng điện.