वीज शास्त्रज्ञ ऑर्स्टेड, अँपियर आणि ओह्म

व्होल्टाच्या पाइलला वीजनिर्मितीमध्ये मिळालेल्या यशानंतर एकाद्या लहान मुलाला एक नवे खेळणे मिळावे तसे त्या काळातल्या शास्त्रज्ञांना संशोधन करण्यासाठी एक नवे अद्भुत साधन उपलब्ध झाले. युरोपमधील इतर संशोधकांनीसुद्धा आपले लक्ष तिकडे वळवले आणि निरनिराळी रसायने आणि धातू यांचेवर प्रयोग करून रासायनिक क्रियांमधून वीज निर्माण करण्याचे प्रयत्न सुरू केले. त्यांना त्यात यश मिळाल्यानंतर त्यातून तयार होणाऱ्या विजेचे गुणधर्म आणि तिचा संभाव्य उपयोग यांचा कसून अभ्यास सुरू केला. त्यामधून रसायनशास्त्र आणि भौतिकशास्त्र या दोन्ही शाखांमधील संशोधनाला चालना मिळाली. सर हम्फ्री डेव्ही याने या विजेच्या सहाय्याने रसायनांचे पृथःकरण करून काही मूलद्रव्ये प्रथमच त्यांच्या शुद्ध स्वरूपात तयार केली ही रसायनशास्त्रातली मोठी झेप होती, त्याचप्रमाणे विजेच्या प्रवाहामधून ऊष्णता आणि प्रकाश निर्माण होऊ शकतात हे भौतिकशास्त्रातले महत्वाचे टप्पेही त्याने प्रयोगातून दाखवून दिले. ऑर्स्टेड, अँपियर आणि ओह्म या शास्त्रज्ञांनी मुख्यतः विजेच्या गुणधर्मांवर संशोधन करून त्या शास्त्रातील मूलभूत नियमांचे शोध लावले.

हॅन्स ख्रिश्चन ऑर्स्टेड या डॅनिश शास्त्रज्ञाचा जन्म सन १७७७ मध्ये एका लहान गावात झाला. हुषार हॅन्स शिक्षणासाठी कोपनहेगनला गेला आणि त्याने डॉक्टरेटपर्यत शिक्षण घेतले. व्होल्टाच्या संशोधनाने त्याला विजेच्या अभ्यासाकडे आकर्षित केले. तीन वर्षांची शिष्यवृत्ती घेऊन तो युरोपमध्ये गेला आणि त्याने फ्रान्स, जर्मनी आदि निरनिराळ्या देशांमध्ये फिरून तिथल्या प्रयोगशाळांमध्ये काम केले. विज्ञानातले पुष्कळ बहुमोल ज्ञान आणि अनुभव यांचे संपादन करून तो मायदेशी परत गेला.

डेन्मार्कमध्ये परतल्यानंतर त्याला कोपनहेगन विद्यापीठात प्राध्यापकाची जागा मिळाली. तिथे त्याने आपले विजेवरील संशोधन सुरू ठेवले. पाइल किंवा बॅटरीला जोडलेल्या सर्किटमध्ये विजेचा प्रवाह सुरू किंवा बंद केला जात असतांना त्याच वेळी टेबलावर ठेवलेल्या होकायंत्राची सुई आपोआप हलत असतांना त्याला दिसली. या दोन संपूर्णपणे वेगळ्या दिसणाऱ्या आणि कुठेही एकमेकींशी न जोडलेल्या गोष्टींमध्ये काही तरी अदृष्य असा परस्पर संबंध असणार असे चाणाक्ष ओर्स्टेडच्या लक्षात आले. त्याने या गोष्टीवर लक्ष केंद्रित करून अनेक प्रयोग केले आणि तारेमधून जाणाऱ्या विजेच्या प्रवाहामुळे तिच्या आजूबाजूला एक चुंबकीय क्षेत्र तयार होते असे सन १८२० मध्ये सिद्ध केले.

आकाशामधील वीज आणि जमीनीवरील स्थिर विद्युत एकच आहेत हे बेंजामिन फ्रँकलिन याने त्यापूर्वीच दाखवले होते. ओर्स्टेडच्या संशोधनामुळे पृथ्वीमधील चुंबकत्वाचा विजेशी संबंध असल्याचे सिद्ध झाले. अशा प्रकारे आकाशाशी धरणीमातेचे आणखी एक नाते जुळले गेले.

ओर्स्टेडचा समकालीन फ्रेंच शास्त्रज्ञ आंद्रे मारी अँपियर याचा जन्म सन १७७५ मध्ये एका सधन फ्रेंच कुटुंबात झाला आणि त्याचे पालनपोषण आणि शिक्षण व्यवस्थित चालले होते, पण फ्रेंच राज्यक्रांतीच्या धामधुमीत त्याच्या वडिलांचा बळी गेला. तशा परिस्थितीतून मार्ग काढत आंद्रेने शिक्षण घेतले. तो पॅरिसला स्थाइक झाला आणि त्याने तिथल्या विद्यापीठात अध्यापन व संशोधन केले. त्याने ओर्स्टेडच्या सिद्धांतावर अधिक संशोधन करून त्याला सैद्धांतिक आधार दिला. एकाच वेळी दोन समांतर ठेवलेल्या तारांमधून विजेचा प्रवाह सोडला तर त्या एकमेकांना आकर्षित करतात किंवा दूर सारतात आणि हे त्या विजेच्या प्रवाहाच्या दिशेवर अवलंबून असते असे त्याने सप्रयोग दाखवून दिले. अँपियरने त्याच्या संशोधनामधील निरीक्षणांचे विश्लेषण करून त्यातून 'अँपियरचा नियम' नावाचा सिद्धांत मांडला. "वीज वाहून नेणाऱ्या दोन तारांमधील चुंबकीय आकर्षण किंवा अपकर्षण त्या तारांची लांबी आणि विजेचा प्रवाह यांच्या समप्रमाणात असते." वीज आणि चुंबकत्व या दोन तत्वांना जोडणारे बरेच शास्त्रीय तत्वज्ञानही अँपियरने आपल्या पुस्तकात विशद केले. त्यांना जोडणाऱ्या शास्त्राला अँपियरने Electrodynamic Phenomena असे नाव दिले होते. पुढे जाऊन त्या शास्त्राचे नाव विद्युतचुंबकत्व (Electromagnetism) असे रूढ झाले.

जॉर्ज ओह्म या जर्मन शास्त्रज्ञाचा जन्म सन १७८९ मध्ये झाला. त्याच्या वडिलांनीच त्याला गणित, विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचे शिक्षण देऊन पुढील शिक्षणासाठी स्विट्झर्लँडला पाठवले. ते घेऊन झाल्यानंतर त्याने जर्मनीला परत जाऊन अध्यापन आणि संशोधनात रस घेतला आणि अनेक शोधनिबंध प्रकाशित केले. एकाच बॅटरीला जोडलेल्या निरनिराळ्या धातूंच्या आणि निरनिराळ्या जाडीच्या तारा किंवा पट्ट्यांमधून जाणारा विजेचा प्रवाह समान नसतो याचा खोलवर अभ्यास करून त्याने असे पाहिले की निरनिराळे धातू निरनिराळ्या प्रमाणात विजेच्या प्रवाहाला विरोध करतात आणि तार किंवा पट्टीमधून होणारा विरोध तिची जाडी आणि लांबी यावर अवलंबून असतो. सर्किटमध्ये विजेचा प्रवाह किती होईल हे या सर्वांवरून ठरते. सन १८२७ मध्ये त्याने आपला सुप्रसिद्ध 'ओह्मचा नियम' सांगितला. त्या नियमाप्रमाणे विद्युतचुंबकीय बल (व्होल्टेज) हे विजेचा प्रवाह (करंट) आणि त्याला होणारा विरोध (रेझिस्टन्स) या दोघांच्या गुणाकाराच्या एवढे असते. (V = I X R). सर्किटवर असलेले विद्युतचुंबकीय बल वाढवले तर विजेचा प्रवाह त्या प्रमाणात वाढतो आणि प्रवाहाला होणारा विरोध वाढला तर तो प्रवाह कमी होतो. अनेक सेल एकमेकांना जोडून विद्युतचुंबकीय बल वाढवता येते, तसेच वेगवेगळ्या धातूंच्या निरनिराळ्या आकारांच्या तारा किंवा पट्ट्या वापरून विरोध कमीजास्त करता येतो आणि त्यानुसार प्रवाह वाढतो किंवा कमी होतो.

विजेवरील संशोधन करणाऱ्या या शास्त्रज्ञांच्या काळात व्होल्टेज, करंट आणि रेझिस्टन्स यापैकी कुठलीच गोष्ट प्रत्यक्ष मोजण्याचे मीटर उपलब्ध नव्हते. त्यांनी हे नियम तर्क आणि विश्लेषणाच्या आधाराने मांडले होते आणि अॅमीटर, व्होल्टमीटर, ओह्ममीटर वगैरे उपकरणे त्यांच्या या नियमांच्या आधारावर नंतरच्या काळात तयार होत गेली हे पाहिल्यास त्या नियमांचे महत्व लक्षात येईल.

ज्या काळात नियमित किंवा अखंड वीजपुरवठा करणारे जनरेटर अजून तयार झाले नव्हते त्या काळात व्होल्टाज पाईलमधून मिळणाऱ्या अपुऱ्या विजेच्या आधाराने या तीन शास्त्रज्ञांनी या विषयामधील पायाभूत संशोधन केले. त्यांची आठवण ठेऊन ऑर्स्टेड याचे नाव चुंबकीय प्रेरणाच्या (Magnetic Induction), अँपियरचे नाव विद्युतप्रवाहाच्या (Electric Current) आणि ओह्मचे नाव विद्युतविरोधाच्या (Electrical Resistance) एककाला दिले आहे. या शास्त्रज्ञांच्या प्रयत्नांमुळे एकोणीसाव्या शतकाच्या सुरुवातीला विजेवरील संशोधनाला गति मिळाली.