Поняття фізичного поля

Головна | Про нас | Зворотній зв'язок

М. Фарадей увійшов в науку виключно завдяки таланту і ретельності в самоосвіті. Виходець з бідної сім'ї, він працював в палітурній майстерні, де познайомився з працями вчених, філософів. Відомий англійський фізик Г. Деві (1778-1829), який сприяв входженню М. Фарадея в наукове співтовариство, одного разу сказав, що найбільшим його досягненням в науці є «відкриття» їм М. Фарадея. М. Фарадей винайшов електродвигун і електрогенератор, т. Е. Машини для виробництва електрики. Йому належить ідея про те, що електрику має єдину фізичну природу, т. Е. Незалежно від того, яким чином воно отримано: рухом магніту або проходженням електрично заряджених частинок в провіднику. Для пояснення взаємодії між електричними зарядами на відстані М. Фарадей ввів поняття фізичного поля. Фізичне поле він представляв як властивість самого простору навколо електрично зарядженого тіла чинити фізичний вплив на інше заряджене тіло, поміщене в цей простір. За допомогою металевих частинок він показав розташування і наявність сил, що діють в просторі навколо магніту (магнітних сил) і електричного зарядженого тіла (електричних). Свої ідеї про фізичному полі М. Фарадей виклав в листі-заповіті, яке було розкрито лише в 1938 р в присутності членів Лондонського Королівського товариства. У цьому листі було виявлено, що М. Фарадей володів методикою вивчення властивостей поля і в його теорії електромагнітні хвилі поширюються з кінцевою швидкістю. Причини, за якими він виклав свої ідеї про фізичному поле в формі листа-заповіту, можливо, такі. Представники французької фізичної школи вимагали від нього теоретичного докази зв'язку електричних і магнітних сил. Крім того, поняття фізичного поля, по М. Фарадея, означало, що поширення електричних і магнітних сил здійснюється безперервним чином від однієї точки поля в іншу і, отже, ці сили мають характер близкодействии сил, а не дальнодействующих, як вважав Ш. Кулон. М. Фарадея належить ще одна плідна ідея. При вивченні властивостей електролітів він виявив, що електричний заряд частинок, що утворюють електрику, не є дробовим. Ця ідея була підтверджена

визначенням заряду електрона вже в кінці XIX ст.

Теорія електромагнітних сил Д. Максвелла

1. Будь-який електричний струм викликає або створює магнітне поле в навколишньому його просторі. Постійний електричний струм створює постійне магнітне поле. Але постійне магнітне поле (нерухомий магніт) не може створювати електричне поле взагалі (ні постійне, ні змінне).

2. Що утворилося змінне магнітне поле створює змінне електричне поле, яке, в свою чергу, створює змінне магнітне поле,

3. Силові лінії електричного поля замикаються на електричних зарядах.

4. Силові лінії магнітного поля замкнені самі на себе і ніколи не закінчуються, т. Е. Не існує в природі магнітних зарядів.

У рівняннях Д. Максвелла була присутня деяка постійна величина С, яка вказувала, що швидкість поширення електромагнітних хвиль у фізичному полі є кінцевою і збігається зі швидкістю поширення світла у вакуумі, що дорівнює 300 тис. Км / с.

Основні поняття і принципи електромагнетизму.

Теорія Д. Максвелла була сприйнята деякими вченими з великим сумнівом. Наприклад, Г. Гельмгольц (1821-1894) дотримувався точки зору, згідно з якою електрику є «невагомим флюїдом», що розповсюджується з нескінченною швидкістю. На його прохання Г. Герц (1857-

1894) зайнявся експериментом, який доводить флюидной природу електрики.

До цього часу О.Френель (1788-1827) показав, що світло поширюється не як поздовжні, а як поперечні хвилі. У 1887 р Г. Герцу вдалося побудувати експеримент. Світло в просторі між електричними зарядами поширювався поперечними хвилями зі швидкістю 300 тис. Км / с. Це дозволило йому говорити про те, що його експеримент усуває сумніви в тотожності світла, теплового випромінювання та хвильового електромагнітного руху.

Цей експеримент став основою для створення електромагнітної фізичної картини світу, одним з прихильників якої був Г. Гельмгольц. Він вважав, що всі фізичні сили, що панують в природі, повинні бути пояснені на основі тяжіння і відштовхування. Однак створення електромагнітної картини світу зіткнулося з труднощами.

1. Основним поняттям механіки Галілея - Ньютона було поняття речовини,

має масу, але виявилося, що речовина може мати зарядом.

Заряд - це фізична властивість речовини створювати навколо себе фізичне поле, що надає фізичний вплив на інші заряджені тіла, речовини (тяжіння, відштовхування).

2. Заряд і маса речовини можуть мати різну величину, т. Е. Є дискретними величинами. У той же час поняття фізичного поля передбачає передачу фізичного взаємодії безперервно від однієї його точки до іншої. Це означає, що електричні та магнітні сили є близкодействии силами, оскільки в фізичному полі немає порожнього простору, що не заповненого електромагнітними хвилями.

3. У механіці Галілея - Ньютона можлива нескінченно велика швидкість

фізичної взаємодії, тут же стверджується, що електромагнітні

хвилі поширюються з великою, але кінцевою швидкістю.

4. Чому сила гравітації і сила електромагнітної взаємодії діють незалежно один від одного? При видаленні від Землі сила тяжіння зменшується, слабшає, а електромагнітні сигнали діють в космічному кораблі точно таким же чином, як і на Землі. У XIX ст. можна було привести настільки ж переконливий приклад без космічного корабля.

5. Відкриття в 1902р. П. Лебедєва (1866-1912) - професором Московського університету - світлового тиску загострило питання про фізичну природу світла: чи є він потоком частинок або тільки електромагнітними хвилями певної довжини? Тиск, як фізичне явище, пов'язане з поняттям речовини, з дискретністю - точніше. Таким чином, тиск світла свідчило про дискретну природу світла як потоку частинок.

6. Подібність убування гравітаційних і електромагнітних сил - за законом

«Обернено пропорційно квадрату відстані» - викликало законне питання: чому квадрат відстані, а, наприклад, не куб? Деякі вчені стали говорити про електромагнітне поле як про один з станів «ефіру», що заповнює простір між планетами і зірками.

Всі ці труднощі відбувалися через відсутність в той період знань про будову атома, але М. Фарадей мав рацію, кажучи, що, не знаючи, як влаштований атом, ми можемо вивчати явища, в яких виражається його фізична природа. Дійсно електромагнітні хвилі несуть істотну інформацію про процеси, що відбуваються всередині атомів хімічних елементів і молекул речовини. Вони надають інформацію про далеке минуле і сьогодення Всесвіту: про температуру космічних тіл, їх хімічний склад, відстані до них і т. Д.

7. В даний час використовується наступна шкала електромагнітних хвиль:

радіохвилі з довжиною хвилі від 104 до 10 -3 м;

інфрачервоні хвилі - від 10-3 до 810-7 м;

видиме світло - від 8 • 10-7 до 4 • 10-7 м;

ультрафіолетові хвилі - від 4 • 10-7 до 10-8 м;

рентгенівські хвилі (промені) - від 10-8 до 10-11 м;

гамма-випромінювання - від 10-11 до 10-13 м.

Мінімальною порцією електромагнітної енергії є фотон. Це найменше неподільне кількість електромагнітного випромінювання.

Сенсацією початку XXI ст. є створення українськими вченими з м Троїцька (Підмосков'я) полімеру з атомів вуглецю, який має властивості магніту. Зазвичай вважалося, що наявність металів в речовині відповідально за магнітні властивості. Перевірка цього полімеру на Металічність показала, що в ньому немає присутності металів.