James Clerk Maxwell (0)

Tallinna Nõmme Gümnaasium

James Clerk Maxwell

Referaat
Koostaja : Johanna - Margaret Eisen
12b klass
Tallinn 2007
Sisukord:
Elulugu ja haridustee…….……….…………………………………………...……….3
Eutöö, millega on läinud ajalukku…..………..……………………………………..4-6
Šotimaa üld- ning kultuuriajalooline taust…………………………….……..………..7
Kasutatud kirjandus……………………………………………………………………8

Elulugu ja haridustee

James Clerk Maxwell, üks suuremaid loodusteaduse ning matemaatika geeniusi sündis 1831 . aastal Šotimaal Edinburgis. Maxwelli õnneks oli ta majanduslikult kindlustatud perekonnast ning ta isa oli kõrgeltharitud jurist ja maaomanik . Maxwell õppis aastatel 1841 – 1847 Edinburgi gümnaasiumis. Selleaegne, peamiselt vanade keelte omandamisele suunatud üldharidus tundus aga poisile igav. Seevastu oli tal tohutu huvi füüsika- ja matemaatikaprobleemide vastu. On ka teada, et James Clerk Maxwell mängis pidevalt. Räägitakse, et ta võis õhtusöögi ajal unustada külalised, mängides lauanõudega või peegelpildiga joogiklaasil. Teismelisena õppis Maxwell niidi ja nõelte abil ellipseid joonistama ning jätkas seda, selgitades valguse peegeldumise seadusi.
Kui James Clerk Maxwell oli 14-aastane, kutsuti ta rääkima Edinburghi Kuningliku Seltsi teadlastele oma geomeetrialastest töödest. Edinburgi Kuninglik Selts kiitis tema ettekande heaks. Selts aga ei leppinud põlvpükstes noore lektoriga ning seetõttu luges Maxwelli töö ette teine isik.
Õpinguid jätkas ta aastatel 1847 – 1850 Edinburgi ja 1850 – 1854 Cambridge’ i ülikoolis. 24- aastaselt ehk aastal 1855 sai temast Aberdeeni ülikooli professor .
Aastal 1860 sai Maxwellist Londoni ülikooli professor. Ta jäi Londonisse elama ning seal jõudis ta ka ühtse elekromagnetvälja olemasolu mõistmiseni ja esitas oma põhiseisukohad 1864. aastal ilmunud artiklis. Vastuolude tõttu ülikooli kitsarinnalise juhtkonnaga lahkus Maxwell 1865. aastal Londonist ja asus elama oma perekonnamõisa Šotimaale Glenlaer’ is. Seal andis ta lõpliku kuju oma teooriatele molekulide liikumise ja elektromagnetismi alal.
1871. aastal võttis Maxwell vastu professorikoha Cambridge’i ülikoolis. Temast sai esimene eksperimentaalfüüsika professor ning tema ajal rajati ka kuulus Cavendishi laboratoorium .
Füüsiku peateos, Traktaat elektrist ja magnetismist ilmus 1873. aastal ning see rääkis elektrist ja magnetismist. Kokku oli seal neli põhiosa, mis sisalduvad ka tänapäeva elektriõpetuses. Need on elektrostaatika, elektrokinemaatika (alalisvool), magnetism ja elektomagnetism. Loomulikult sisaldas just viimane osa uudseid järeldusi elektromagnetvälja ja elektromagnetlainete kohta. Maxwell suri aga 5. novembril 1879 . aastal Cambridge’is.

Elutöö, millega on läinud ajalukku

James Clerk Maxwell – teda võib kutsuda mitmeti, sest ta on läinud ajalukku kõiki elektromagnetnähtusi kirjeldava ühtse teooria loojana kuid on tuntud nii füüsiku kui ka matemaatikuna.
Tema tähtsaimate saavutuste seas on Maxwelli võrrandite koostamine - elektromagnetismile ühtse teooriana aluse panemine . Kusjuures Einsteini relatiivsusteooria võrrandid on edasiarendus Maxwelli võrranditest, mis on viidud kokku relatiivsusteooria lähtekonseptsiooniga. Samuti arendas Maxwell niiöelda Maxwelli jaotuse, statistilise vahendi kirjeldamaks gaaside kineetilist teooriat. Need kaks avastust aitasid teha sissejuhatuse tänapäeva füüsikasse, rajades teed erirelatiivsusteooriale ning kvantmehaanikale. Ühtlasi on ta tuntud ka kui esimese värvifoto tegija 1861. aastal.
Tihedalt tegi Maxwell koostööd koos Faradayga. Hoolimata omavahelisest vanuse vahest, suhtusid elektromagnetismi kaks peamist tegijat – Faraday ja Maxwell teineteisesse suure lugupidamisega ning olid pikajalises sisukas kirjavahetuses. Oma põhiteost, Traktaati elektrist ja magnetismist asus Maxwell kirjutama vahetult pärast Faraday surma, ajendatuna soovist jäädvustada Faraday mälestust.
Maxwell avaldas oma elektromagnetvälja olemasolu mõistmise põhiseisukohad 1864. aastal ilmunud artiklis Elektromagnetvälja dünaamiline teooria. Maxwell kirjutas: “ Vaevalt me võime hoiduda järeldustest, et valgus on ristvõnkumine sellessamas keskkonnas, mis on elektri- ja magnetnähtuste aluseks.” Maxwelli poolt mainitud keskkonda, mis “ lainetab ” elektromagnetlaines, hakati nimetama maailmaeetriks. Hiljem selgus küll, et maailmaeetrit kui ainet pole olemas ja tegemist on väljaga. Nimetus aga jäi ja veel tänapäevalgi räägivad raadio- ning telemehed saate eetrisse andmisest.
Lähemalt vaatleksingi Maxwelli teekonda elektromagnetnähtuste uurimisel . Nimelt juhtis Michael Faraday tähelepanu sellele, et magnet- ja elektriväljal on "jõujooned", mida ta püüdis piltlikult kujutada. Maxwell lõi selle nähtuse seletami-seks matemaatilise teooria. Ta märkis, et kui liigutada magnetit edasi-tagasi, tekivad lained, mis liiguvad üle Faraday jõujoonte.
Maxwell tuli välja ka huvitava seisukohaga, et valgus kujutab endast tegelikult ülikiireid laineid jõujoontel. Laineid hakati nimetama elektromagnetlaineteks. Ta suutis seda ka tõestada. Tõestas samuti matemaatiliselt, et peavad eksisteerima veel teist laadi lained, mille lainepikkus erineb valguse omast. Paraku suri ta enne, kui jõudis oma katsed lõpuni viia, kuid praegu me teame, et raadiolained , mikrolained, infrapunased kiired, ultraviolett -, röntgen- ja gammakiired kuuluvad kõik elektromagnetlainete perekonda.
Faraday katsetulemuste põhjal tõestas esimesena elektromagnetismi just Maxwell. Faraday oli näidanud, et magnetvälja muutumisel tekib pööriselektriväli sõltumatult muutuse päritolust. Maxwell oletas, et ka magnetväli võib tekkida elektrivälja muutumise tagajärjel sõltumatult muutuva elektrivälja päritolust. Niisugune oletus tähendab aga elektri - ja magnetvälja vaatlemist ühtsena, millegi üldisema piirjuhtudena. Seda üldist objekti, elektri- ja magnetnähtuste ühist alget, nimetas Maxwell elektromagnetväljaks.
Elektromagnetväli kujutab endast elektromagnetilist vastastikmõju vahendavat ühtset välja, mille piirjuhtudeks on elektriväli ja magnetväli. Elektromagnetväli levib ruumis elektromagnetlainetena, milles elektriväli ja magnetväli perioodiliselt muutuvad. Vahelduvvoolu läbiminek kondensaatori plaatide vahel paiknevast mittejuhtivast ainest saab teoks muutuva elektrivälja vahendusel. Laaditava plaadi tugevnev elektriväli paneb laengukandjad teisel plaadil liikuma. Sellist nähtust nimetatakse nihkevooluks. On ka teada, et laengukandjate liikumisega kaasneb magnetväli. Elektri ja magnetväli on ühtsed nähtused, ning neid tuleb vaadelda sõltuvalt teineteisest.
Maxwelli võrrandid on klassikalise elektromagnetvälja teooria aluseks. Maxwelli võrrandeiks nimetatakse lineaarsetest osatuletistega diferentsiaalvõrranditest koosne-vat süsteemi. Elektromagnetvälja vaakumis kirjeldavad nn. mikroskoopilised võrrandid (SI-süsteemis):
kus:

• ρ on laengu ruumtihedus,
  
• on voolutihedus .
  

Lineaarsetes keskkondades on elektromagnetvälja mugav kirjeldada nn. makros-koopiliste võrranditega:

• ρf on vabade laengute ruumtihedus,
  
• on vabade laengute voolutihedus,
  
• on elektriline induktsioon ,
  
• on magnetvälja tugevus.
  

Šotimaa üld- ning kultuuriajalooline taust
Šotimaa põlisasukad olid piktid. 82. aastal tungisid Šotimaale roomlased , kuid ei suutnud kogu Šotimaad vallutada. 122–128 ehitati Tyne'i ja Solway suuete vahele Hadrianuse vall . 142–144 ehitati 60 km pikkune Antoninuse vall, millest põhjapoole jäänud ala nimetati Kaledooniaks. 503. aastal saabusid Iirimaalt Šotimaale keldi hõimud. 843. aastal ühendas kuningas Kenneth Mac Alpin piktid ja keldid ühe võimu alla. 1296 anastas Inglismaa kuningas Edward I Šotimaa, kuid juba 1297. aastal lõid šotlased William Wallace'i juhtimisel Stirling Bridge 'i lahingus inglise vägesid. 1314 . aastal lõid šotlased Bannockburni lahingus Robert I juhtimisel inglasi, keda juhtis Edward II. 1603 . aastal sai Šoti kuningast James VI-st Inglismaa kuningas James I. Sellega sai teoks Inglismaa ja Šotimaa personaalunioon, mis viis kahe riigi ühendamiseni ja Suurbritannia tekkeni 1707. aastal. Šotimaal säilis eraldi õigusruum. 1999. aastal sai Šotimaa tagasi omavalitsuse ning loodi piiratud õigustega Šotimaa parlament . Šotimaa Rahvuspartei pooldab Šotimaa täielikku iseseisvumist. 2010. aastal tahetakse korraldada selle üle rahvahääletus.
Kultuuri poolest on Šotimaa kõige erilisem just nenede rahvariiete pärast. Viimaste hulka kuulub meeste kantav seelik - kilt. Šoti rahvamuusikast on tuntud torupillimäng, tantsudest aga džiig. Šotimaa rahvusluuletajaks on Robert Burns . Tuntud kirjanike seast on šotlased Walter Scott , Arthur Conan Doyle ja Iain Banks.
Vanim ülikool on 1410 –1413 vahel asutatud St Andrewsi ülikool, suurimad on aga Glasgow ' ülikool, Aberdeeni ülikool ja Edinburghi ülikool.
Kasutatud kirjandus:

• www.wikipedia.ee, 12.12.07
  
• Hans Backe, ‘’ Retk füüsikasse ’’, kirjastus ‘’ Valgus ’’, Tallinn 1984
  
• A. Abramov, ‘’ Mõõtmatu mõõtmine’’, kirjastus ‘’ Valgus ‘’, Tallinn 1975