برهمکنشهای مغناطیسی
قرنها قبل از میلاد مسیح ، بشر متوجه شده بود که بعضی مواد کانی آهن ، مانند سنگ آهنربا این خاصیت را دارند که تکه های کوچک آهن را به سمت خود می کشند. این خاصیت در حالت طبیعی در اهن ، کبالت ، منگنز و بسیاری از ترکیبات این فلزها وجود دارد. این خاصیت ظاهرا اختصاصی ، هیچ ربطی با گرانش ندارند زیرا نه تنها تمام موارد دارای این خاصیت نیستند ، بلکه به نظر می رسد که این خاصیت بیشتر در بعضی نقاط ماده کانی متمرکز شده باشد. این خاصیت به برهم کنش الکتریکی نیز ربطی ندارد ، زیرا نه گوی های چوب پنبه ای و نه تکه های کاغذ به وسیله این مواد جذب نمی شوند . بدین سبب نامی جدید، یعنی مغناطیس به این خاصیت فیزیکی داده شده است. ناحیه هایی از جسم که به نظر می رسد این خاصیت در انجاها متمرکز شده است قطبهای مغناطیسی نام گرفته اند. جسم مغناطیس را اهن ربا می نامند.
خود زمین یک آهن ربای عظیم است. به عنوان مثال ، اگر در نقطه ای از سطح زمین یک تیغه آهنربا را به گونه ای بیاویزیم که بتواند آزادانه دور محور قائمی بچرخد ، همیشه طوری می ایستد که یکی از قطب های آن به سمت شمال جغرافیایی زمین باشد. این نتیجه نشان می دهد که زمین نیروی اضافی به میله مغناطیسی وارد می کند. دز صورتی که چنین نیرویی به تیغه غیر آهن ربا وارد نمی شود.
این آزمایش نشان می دهد که دو نوع قطب مغناطیسی وجود دارد، که می توان آنها را با علامت های + و - یا با حرف های N و S نشان داد. قطبی که به سمت شمال جغرافیایی قرار میگیرد را قطب شمال (N) و قطر دیگر را قطب جنوب (S) می نامند. اگر دو میله آهن ربا را در کنار هم قرار دهیم ، این میله ها بر حسب اینکه قطب های همنام با قطب های ناهم نام در مقابل هم قرار گرفته باشند یکدیگر را دفع یاجذب می کنند. از این آزمایش نتیجه می گیریم که برهمکنش بین قطب های مغناطیسی هم نام دافعه و برهم کنش بین قطبهای ناهم نام جاذبه است.
اکنون می توانیم با تعریف جرم ( یا بار ) مغناطیسی شدت یک قطب مغناطیسی را اندازه بگیریم و تغییرات برهمکنش مغناطیسی را نسبت به فاصله بین قطب ها مطالعه کنیم . این امر کاملا عملی اسن و در واقع همان روشی است که دانشمندان فیزیک قبل از اینکه ماهیت مغناطیس را کاملا بشناسند پذیرفته بودند. با وجود اینکه ، در کوشش برای انجام این اندازه گیری ها یک مشکل اساسی پیش می آید و آن این است که اگرچه ما توانسته ایم بارهای الکتریکی مثبت و منفی را از یکدیگر جداکنیم و مقدار مشخصی بار الکتریکی به ذره های اساسی سازنده اتمها نسبت دهیم ، ولی نوانایی این را نداشته ایم که یک قطب مغناطیسی منزوی به دست آوریم ، یا یک ذره مغناطیسی پیدا کنیم که دارای تنها یک نوع مغناطیس مثبت یا منفی باشد. در مواد مغناطیسی ، قطبهای برابر ولی از نوع مختلف همیشه به صورت جفت دیده می شوند. از طرف دیگر، مفهوم قطب یا جرم مغناطیسی برای توصیف پدیده های مغناطیسی غیر مفید تشخیص داده شده است. برهم کنش های الکتریکی و مغناطیسی ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند و در واقع دو صورت مختلف از یک خاصیت ماده ، یعنی ، بار الکتریکی آنها هستند ، مغناطیس جلوه ای از بارهای الکتریکی در حال حرکت است . برهم کنش الکتریکی و مغناطیسی را باید تحت نام کلی تر، برهمکنش های الکترومغناطیسی در نظر گرفت و مورد بررسی قرار داد.
