Hvad er elektromagnetisme?
Elektromagnetismen blev opdaget for 200 år siden af H.C. Ørsted. Det skete i et forsøg, hvor Ørsted lod elektrisk strøm løbe gennem en platintråd hen over et kompas. Strømmen fik magnetnålen i kompasset til at bevæge sig en lille smule.
Dermed havde Ørsted fundet sammenhængen mellem elektricitet og magnetisme, som han kaldte elektromagnetisme.
Opdagelsen førte til en lang række andre opfindelser i 1800-tallet, som har lagt grunden til vores moderne samfund.
Bl.a. blev telefonen, radioen og elektromotoren gjort mulige med opdagelsen af elektromagnetismen. Herfra har springene videre til mere avancerede anvendelser som høreapparater, lasere, radarer, sikkerhedssystemer og andre nyere anvendelser været mulig.
Hvad er elektromagnetisme
Men hvad var det egentlig H.C. Ørsted opdagede?
Ørsted opdagede sammenhængen mellem elektricitet og magnetisme. Inden da blev de to discipliner anset for at være helt adskilte. Elektricitet blev knyttet til ladninger og statisk elektricitet, batterier, strøm og lyn. Magnetisme drejede sig om stangmagneter, syd- og nordpoler og kompasnåle, men uden nogen henvisninger til ladninger i bevægelser og dermed elektricitet.
Alt stof består af positive og negative ladninger, der skaber elektriske og magnetiske felter omkring sig. Tilsammen danner de elektromagnetiske felter. Hvis man lader ladningerne accelerere, som det fx er tilfældet i en antenne, så dannes der helt specielle elektromagnetiske felter kendt som elektromagnetiske bølger.
I dag anser vi elektromagnetismen for en af de fire fundamentale kræfter i naturen.
De andre er tyngdekraften samt den stærke og den svage kernekraft. Kernekræfterne virker kun inden for atomet, så dem oplever vi ikke i vores daglige liv. Tyngdekraften er derimod meget tydelig for os.
De elektromagnetiske kræfter har både en størrelse og en retning og eksisterer i et tredimensionelt rum. Meget høje frekvenser som lys, der også er et elektromagnetisk felt, er vi i stand til at se. Men andre felter som radiobølger, mikrobølger, røntgenbølger og UV-bølger er usynlige for os og kan være svære at forestille sig.
Forskning i elektromagnetisme
H.C. Ørsted grundlagde i 1829 Polyteknisk Læreranstalt, der i dag hedder DTU.
På DTU forsker vi bl.a. i nyere og bedre anvendelser af elektromagnetismen.
En del af forskningen koncentrer sig om de elektromagnetiske bølger, særligt mikrobølgeteknologi til trådløs kommunikation og telemåling, der bl.a. anvendes i mobiler, radar, satellitter, medicinsk udstyr og sikkerhedssystemer.
Forskningen bidrager eksempelvis til udbredelsen af det mobile internet, så det via satellitter er muligt at tilgå nettet selv fra et fly. Eller udvikling af energioverførslen, så det er muligt at oplade en mobiltelefon trådløst eller via vejbanen sikre opladning af elektriske biler.
En del af DTU’s forskning har fokus på at forbedre de antenner og måleteknikker, der anvendes på satellitter.
Det sikrer dels en forbedring af vores gps-dækning, men bidrager også til at kunne opnå målene for de satellitmissioner, som særligt den europæiske rumfartsorganisation ESA står bag.
Det gælder bl.a. den kommende BIOMASS-mission, hvor radarantenner skal måle jordens biomasse for at kunne afdække og følge kommende ændringer i vores klima. Og Jupiter-2022 missionen JUICE, der bl.a. skal måle vand på Jupiters måner for at spore muligt liv.
Vores digitale verden øger behovet for forskning i elektromagnetisme
Selv om det er 200 år siden, at Ørsted opdagede elektromagnetismen, er forskningen inden for området voksende.
En større forståelse af den grundlæggende elektromagnetisme er nemlig nødvendig for at imødekomme kravet om et samfund, der skal være stadig mere digitalt, og hvor flere og flere funktioner skal kunne fungere både online og trådløst.
Forskningen vil i de kommende år også blive præget af store teknologiske fremskridt som 5G trådløse netværk og elektromagnetisme på nano-skala.
Sidstnævnte har et stort potentiale inden for eksempelvis medicinske anvendelser, hvor nano-partikler bl.a. kan indgå i kræftbehandling, og inden for materialeudvikling.
Nye fotoniske materialer med ikke naturligt forekommende egenskaber kan således blive en realitet til gavn for fremtidens kommunikationsteknologier.
DTU Elektromagnetisk Test Center
DTU er ved at opføre et nyt elektromagnetisk test center, der bliver færdigt i 2022.
Det nye center bliver enestående i Europa og opføres ved siden af universitets eksisterende laboratorium DTU-ESA Spherical Near-Field Antenna Test Facility, hvor DTU bl.a. foretager målinger for den europæiske rumfartsorganisation, ESA. Det sker i det radiodøde laboratorium med samme forhold som i det ydre rum.
Her anvendes en speciel testmetode, der er udviklet af DTU, og som sikrer en meget høj nøjagtighed af målinger ved mikrobølgefrekvenser.
Det nye elektromagnetiske test center kommer til at indeholde flere radiodøde laboratorier, så det bliver muligt at foretage flere typer målinger af antenner og kredsløb i hele mikrobølgefrekvensområdet, fra 300 MHz til 300 GHz.
Det er unikt i international sammenhæng og gør det muligt for forskerne at udvide kendskabet til elektromagnetismen.
Det nye center vil også åbne dørene for et øget samarbejde med både danske og udenlandske virksomheder.
Centret kommer til at indeholde et stort eksperimentelt undervisningslaboratorium for DTU’s studerende.
I takt med at stadig mere omkring os fungerer online og trådløst, er de studerendes interesse for elektromagnetiske bølger steget. Ikke mindst drevet af deres nysgerrighed for at kende virkningen og mulighederne af de mange forskellige gadgets, som de dagligt benytter sig af.