Джеймс Клерк Максвелл та електромагнітна картина світу
Аналіз наукової діяльності Д.К. Максвелла. Сутність статистичної природи другого початку термодинаміки. Історія відкриття математичної теорії електромагнітного поля. Струм зміщення як величина, пропорційна швидкості зміни електричного поля в часі.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | реферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 25.02.2015 |
Размер файла | 26,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Вступ
Електромагнітна картина світу почала формуватися в другій половині XIX ст. на основі досліджень в області електромагнетизму. В основному вона була завершена протягом трьох десятиріч.
Головну роль в становленні цієї картини зіграли дослідження Фарадея і Максвела, які ввели в науку поняття фізичного поля. В процесі формування цього поняття на зміну механічної моделі ефіру прийшла електромагнітна модель: електричне і магнітне поля трактували спочатку як різні ”стани” ефіру, згодом необхідність в ефірі зовсім відпала.
З'явилося розуміння того, що єдине електромагнітне поле саме, є певним видом матерії і для його розповсюдження не потрібне якесь особливе середовище - ефір. В цей час були розвинуті нові філософські погляди на матерію, простір, час і сили, які багато в чому змінювали колишню механістичну картину світу.
В результаті зміни уявлень про основи світобудови була створена нова картина світу. Матерія в цій картині існує в двох формах - речовини і поля, між якими є непрохідна грань: речовина не перетворюється в поле і навпаки.
Відомі два види поля - електромагнітне і гравітаційне, як результат, в природі існують два види фундаментальних взаємодій. Поле, на відміну від речовини, яка є дискретною, є безперервною субстанцією, що може передавати взаємодію із швидкістю світла. Відповідно ньютонівський принцип дальнодії в новій концепції замінювався принципом близькодії, де сили передаються від точки до точки з цією обмеженою швидкістю.
Електромагнітна взаємодія пояснює не тільки електричні і магнітні явища, але й інші - оптичні, хімічні, теплові. В результаті практично все в природі зводиться до електромагнетизму. Зовні сфери панування електромагнетизму виявляється лише тяжіння.
Одночасно в новій картині світу залишилися незмінними уявлення про абсолютний простір і час та лінійність явищ, що відбуваються у Всесвіті. Як елементарні ”цеглини”, з яких складається вся матерія, в новій картині світу розглядаються три частинки - електрон, протон і фотон. Елементарними ”цеглинами” речовини при цьому є електрони і протони. Фотони - кванти електромагнітного поля. Оскільки електрон і протон - стабільні частинки, атоми і їх ядра теж стабільні. Це забезпечує стабільність і незмінність Всесвіту в цілому.
В цей же час у фізику вперше вводяться поняття випадковості та ентропії. В електромагнітній картині світу не змінювалися також уявлення про місце і роль життя та людини у Всесвіті, вони залишаються чужорідними тілами у бездоганно побудованому світі. Їх виникнення, як і раніше, вважалося лише примхою природи.
У науці продовжує панувати ньютонівсько-картезіанська парадигма подвійної реальності, згідно з якою світ існує незалежно від людини. Відповідно матеріальний світ можна описати об'єктивно, не включаючи у цей опис людину- спостерігача. Картина світу, яку побудували фізики XIX ст., на перший погляд мала вигляд повністю завершений і майже бездоганний, але це не зупинило подальші дослідження і відкриття нової картини світу (квантово-релятивістську), що розширила уявлення людства про навколишнє середовище.
Мета даної роботи розкрити досягнення Д.К. Максвелла як геніального фізика-екпериментатора так і теоретика. Розглянути його внесок у формування теорії електромагнітного поля та електромагнітної картини світу.
1. Джеймс Клерк Максвелл: походження та початок наукової діяльність
Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) належав до старовинного шотландського роду Клерків з Пенік'юїка. У 1841 р. Джеймс Максвелл віддали в гімназію в Единбурзі; до 1846 р. відноситься перша його вчена робота. У 14 років Максвелл був нагороджений медаллю за блискучі успіхи в математиці. Роком пізніше старший Максвелл представив Единбурзькій Академії наук перший науковий твір свого сина, після того, як один знайомий вчений надав роботі школяра відповідну академічну форму.
У творі розглядався новий, раніше невідомий математикам метод креслення еліптичних фігур. Робота називалася «Про кресленні овалів і про овалах з багатьма фокусами». Перейшовши в 1847 р. в Единбурзький університет, Максвелл, під керівництвом Келланда, Форбса та ін., з запалом взявся за вивчення фізики і математики, його роботи, що відносяться до цього часу, вказують вже на незвичайні його здібності. До цього він багато займався питаннями оптики, особливо поляризацією світла і кільцями Ньютона.
У 1850 р. Максвелл вступив в Кембридж, де колись працював Ньютон, а в 1854 році з академічним ступенем закінчив його. За порадою В. Томсона він почав вести приватні дослідження в області електрики.
Перша велика робота Максвелла - «Про фарадеєві силові лінії» - з'явилася в 1855 році в якій він зазначав що, силові лінії Фарадея слід представляти як тонкі трубочки з змінним перерізом, за якими тече нестиснута рідина. Цю гідродинамічну модель електричного струму, що виходить із уявлень Фарадея, Максвелл не вважав відображенням дійсності, проте вона повинна була служити допоміжним засобом і полегшувати новий підхід до електродинаміки шляхом застосування механічної аналогії.
Поряд з вивченням електродинаміки молодий вчений займався також експериментальними дослідженнями фізіології кольорового зору. Одними з перших його досліджень були роботи з фізіології та фізики кольорового зору та колориметрії (1852-72). У 1861 році Максвелл вперше демонстрував кольорове зображення, отримане від одночасного проектування на екран червоного, зеленого і синього діапозитивів, довівши цим справедливість трикомпонентної теорії кольорового зору і одночасно показуючи шляхи створення кольорової фотографії. Він створив один з перших приладів для кількісного вимірювання кольору, який отримав назву «диска Максвелла».
Щоб показати противникам теорії близькодії, що він знайомий з вченням про сили дальнодії і математично володіє ним, Максвелл досліджував особливо важкий випадок тяжіння мас - загадку кілець Сатурна.
У 1857 Кембріджський університет оголосив конкурс на кращу роботу про стійкість кілець Сатурну. Ці утворення були відкриті Галілеєм на поч. ХVII ст. Вони представляли дивну загадку природи: планета здавалася оточеною трьома суцільними концентричними кільцями, що складаються з речовини невідомої природи. Ці кільця були предметом суперечки дослідників: одні вважали їх твердими, інші - рідкими. Лаплас довів, що вони не можуть бути твердими.
Провівши математичний аналіз, Максвелл переконався, що вони не можуть бути і рідкими, і прийшов до висновку, що подібна структура може бути стійкою лише в тому випадку, якщо складається з рою не зв'язаних між собою метеоритів. Стійкість кілець забезпечується їх тяжінням до Сатурну і взаємним рухом планети і метеоритів. За цю роботу Максвелл отримав премію Дж. Адамса. Пізніше спектроскопічні дослідження підтвердили це тлумачення.
Однією з перших робіт Максвелла стала його кінетична теорія газів. У 1859 учений виступив на засіданні Британської асоціації з доповіддю, в якій навів розподіл молекул за швидкостями (максвеллівський розподіл). Максвелл розвинув представлення свого попередника в розробці кінетичної теорії газів
Р. Клаузіуса, який ввів поняття «Середньої довжини вільного пробігу».
У рамках своєї теорії Максвелл пояснив закон Авогадро, дифузію, теплопровідність, внутрішнє тертя (теорія перенесення). У 1867 показав статистичну природу другого початку термодинаміки («демон Максвелла»).
2. Теорія електромагнітного поля
У листі до свого друга В. Томсону Максвелл ставить перед собою таке завдання: «атакувати електрику». Він вивчає роботи з електрики і магнетизму, в особливості, фундаментальну працю М. Фарадея «Експериментальні дослідження з електрики», розшифровує його гіпотетичну частину.
Дотримуючись Фарадею, Максвелл розробив гідродинамічну модель силових ліній і висловив відомі тоді співвідношення електродинаміки на математичній мові, відповідному механічним моделям Фарадея. Основні результати цього дослідження відображені в роботі «Фарадеєві силові лінії».
У 1864 р Максвелл публікує роботу «Динамічна теорія електромагнітного поля». Саме в ній з'являється система рівнянь електромагнітного поля, розкривається зв'язок електричних, магнітних, оптичних явищ, пропонуються перші рішення конкретних задач електродинаміки.
Тут Максвелл вперше дає точне визначення електромагнітного поля: «Теорія, яку я пропоную, може бути названа теорією електромагнітного поля, тому що вона має справу з простором, оточуючим електричні або магнітні тіла, і може бути названа також динамічної теорією, оскільки вона допускає, що в цьому просторі наявна матерія, яка перебуває в русі, за допомогою якої і виробляються спостережувані електромагнітні явища. Електромагнітне поле - це та частина простору, яка містить в собі і оточує тіла, що знаходяться в електричному та магнітному стані».
Найвідомішою науковою роботою Максвелла можна безсумнівно вважати «Трактат з електрики і магнетизму» (1873) - результат дев'ятнадцятирічній роботи Максвелла з електродинаміки. Він є першою в історії фізики книгою, що підбивала підсумок двовіковому розвитку вчення про електричні та магнітні явища.
В цій роботі Максвелл ставив таку теоретичну проблему: «Показати, що властивості електромагнітного середовища ідентичні властивостям світлоносного середовища». Тоді рівність швидкості розповсюдження електричних хвиль (електромагнітного збудження) і швидкості світла можна буде розглядати як вказівку на наявність тісного зв'язку між двома явищами. Це дозволило б об'єднати такі дві галузі фізики, як оптику і електромагнетизм, вважаючи оптику розділом електродинаміки.
Вчений виходить зі своїх рівнянь і після ряду перетворень робить висновок, що в порожнечі (вакуумі) поперечні струми зміщення поширюються з тією ж швидкістю, що і світло. А це «забезпечує перевірку правильності електромагнітної теорії світла», - впевнено заявляє Максвелл.
Максвелл прийшов до висновку, що електричні дії розповсюджуються з кінцевою швидкістю, що відповідає швидкості світла в порожньому просторі, тобто збіг швидкості розповсюдження електромагнітних хвиль у вакуумі зі швидкістю світла наводить Максвелла на велике відкриття: світло являє собою електромагнітну хвилю.
У 1860-1865 Максвелл створив теорію електромагнітного поля, яку сформулював у вигляді системи рівнянь (рівняння Максвелла), що описують основні закономірності електромагнітних явищ. Сучасна форма рівнянь Максвелла спрощена та систематизована пізніше Г. Герцем та О. Хевісайдам.
Перше рівняння є математичною формулюванням закону електромагнітної індукції Фарадея з нього випливає, що зміна магнітного поля їде до виникнення електричного поля.
Друге рівняння виражає дослідні дані про відсутність магнітних зарядів, аналогічних електричним, тобто вказує на неможливість їх виділення. Магнітне поле породжується тільки електричними струмами.
Третє рівняння є узагальненням на змінні поля закону Ампера про порушення магнітного поля електричними струмами. У ньому міститься блискуча ідея Максвелла про струм зміщення. Згідно цієї гіпотези, струм зміщення - змінне електричне поле, подібно струму провідності, також створює своє магнітне поле.
Струм зміщення - це величина, пропорційна швидкості зміни електричного поля в часі. Дана гіпотеза не випливає з експериментальних фактів, але вона дає можливість подолати труднощі при розгляді замкнутих і незамкнутих струмів. Еврістичність гіпотези про струм зміщення дає можливість Максвеллові побудувати замкнуту систему диференціальних рівнянь для електричного і магнітних полів.
Четверте рівняння формулює електростатичну теорему Гаусса та узагальнює закон Кулона про взаємодію нерухомих електричних зарядів.
Система рівнянь Максвелла дозволяє зв'язати електричне і магнітне поля в єдине ціле - електромагнітне поле. Воно може поширюватися у вільному просторі у вигляді поперечних (електромагнітних) хвиль, які рухаються зі швидкістю світла. Швидкість розповсюдження електромагнітних взаємодій є строго визначеною, кінцевою, фізично вимірної величиною. Тому електромагнітне обурення не можна пояснити дію на відстані. Отже, ньютонівська дальнодія поступається місцем близькодії, тобто полям, що поширюється зі швидкістю світла.
Рівняння Максвелла описують широку область явищ. Вони знаходяться в основі електротехніки і радіотехніки, зокрема застосовуються для розрахунку та проектуванні електродвигунів, генераторів, радіоприймачів і радіопередавачів, пристроїв ліній зв'язку, ліній електропередачі, мереж енергопостачання.
Теорія Максвелла грає важливу роль в таких напрямках сучасної фізики, як фізика плазми, проблема керованого термоядерного синтезу, магнітна гідродинаміка, нелінійна оптика, конструювання прискорювачів заряджених частинок, астрофізика.
Із системи математичних рівнянь Максвелла випливає найважливіший результат: передбачення існування електромагнітних хвиль. Він отриманий в останньому розділі «Динамічної теорії електромагнітного поля», під назвою «Електромагнітна теорія світла». «Рівняння електромагнітного поля, виведені з чисто експериментальних фактів, показують, що можуть поширюватися тільки поперечні коливання». І далі Максвелл підкреслює: «Наука про електромагнетизм веде до зовсім таким же висновкам, як і оптика щодо напряму збурень, які можуть поширюватися через поле; обидві науки стверджують поперечність цих коливань, і обидві дають ту ж саму швидкість розповсюдження».
Максвелл створює математичну теорію електромагнітного поля, в якій розкривається єдність електрики і магнетизму. В її основі - філософська ідея про загальне єдність природи і повної гармонії її законів.
Характеризуючи Максвелла як великого представника світової науки і відзначаючи його внесок у розвиток теоретичної фізики та побудова електродинамічної картини світу, М. Планк стверджує: «Він досяг найвищого з того, що можна собі уявити. Ім'я його блищить на воротах класичної фізики і ми маємо право сказати про нього: по народженню він належить Единбургу, як особистість він належить Кембриджу, а праці його - надбання всього світу».
3. «Демон Максвелла»
У науці, як і в художній літературі, зустрічаються фантастичні персонажі. Мабуть, найбільше їх було вигадано у процесі обговорення другого початку термодинаміки. Найпопулярнішим з них став «демон Максвелла».
Другий закон термодинаміки має безліч формулювань, фізичний зміст яких, проте ж, ідентичний: ізольована система не може мимовільно переходити з менш упорядкованого стану в більш впорядкований. Так, газ, що складається з молекул, що рухаються з різними швидкостями, що не може мимовільно розділитися на дві частини, в одній з яких зберуться молекули, що рухаються, в середньому, швидше середньостатистичної швидкості, а в іншій - повільніше.
Відповідно до другого початку термодинаміки, будь-який процес у результаті приводить або до збереження, або до зниження ступеня впорядкованості системи. Така дисгармонійна ситуація сильно спантеличила фізиків другої половини XIX ст, і тоді Максвелл запропонував парадоксальне рішення, що дозволяє, здавалося б, обійти другий початок термодинаміки і звернути неухильним зростання хаосу в замкнутій системі.
Він запропонував наступний «уявний експеримент»: уявімо собі герметичний контейнер, розділений надвоє газонепроникної перегородкою, в якій є єдині двері розміром з атом газу. На початку досліду у верхній частині контейнера міститься газ, а в нижній - повний вакуум.
Уявляючи те, що до дверей приставлений якийсь мікроскопічний вахтер, пильно стежить за молекулами. Швидким молекулам він дверцята відкриває і пропускає їх за перегородку, в нижню половину контейнера, а повільні залишає у верхній половині.
Зрозуміло, що якщо такий міні-вахтер буде чергувати біля дверцят досить довго, газ розділиться на дві половини: у верхній частині залишиться холодний газ, що складається з повільних молекул, а в нижній накопичиться гарячий газ із швидких молекул. Тим самим система впорядкується в порівнянні з вихідним станом, і другий початок термодинаміки буде порушено. Мало того, різницю температур можна буде використовувати для отримання роботи (принцип Карно). Якщо такого вахтера залишити на чергуванні навічно (або організувати змінне чергування), ми отримаємо вічний двигун.
Цей вахтер, якому дотепні колеги вченого дали прізвисько «демон Максвелла», до цих пір живе в науковому фольклорі і хвилює вчених. Дійсно, вічний двигун людству б не пошкодив, але: судячи з усього, щоб демон Максвелла запрацював, йому самому потрібно енергоживлення у вигляді припливу фотонів, необхідних для освітлення наближаються молекул і їх просіювання.
Крім того, просіваючи молекули, демон і дверцята не можуть не вступати з ними у взаємодію, в результаті чого вони самі будуть неухильно отримувати від них теплову енергію і нарощувати свою ентропію, в результаті чого сумарна ентропія системи все одно зменшуватися не буде. Тобто таким поясненням теоретична загроза другому початку термодинаміки була відведена, але не беззастережно.
Перший по-справжньому переконливий контраргумент був сформульований незабаром після зародження квантової механіки. Для сортування підлітаючих молекул, демону потрібно вимірювати їх швидкість, а зробити це з достатньою точністю він не може в силу принципу невизначеності Гейзенберга. Крім того, в силу цього ж принципу він не може точно визначити і місцезнаходження молекули в просторі, і частина молекул, перед якими він відкриває мікроскопічну дверцята, з цією дверцятами розминутися. Наведіть демона у відповідність до законів квантової механіки, і він виявиться не в змозі сортувати молекули газу і просто перестане становити якусь загрозу другому початку термодинаміки.
Інший вагомий аргумент проти можливості існування демона-вахтера з'явився вже в комп'ютерну еру. Припустимо, що демон Максвелла - це комп'ютерна автоматизована система управління відкриванням дверцят. Система робить побітову обробку вхідної інформації про швидкість і координати наближаються молекул.
Пропустивши або відхиливши молекулу, система повинна зробити скидання колишньої впорядкованої інформації - а це рівносильно підвищенню ентропії на величину, рівну пониженню ентропії в результаті упорядкування газу при пропущенні або відхилення молекули, інформація про яку стерта з оперативної пам'яті комп'ютерного демона. Сам комп'ютер, до того ж, також гріється, так що і в такій моделі в замкнутій системі, що складається з газової камери і автоматизованої пропускної системи, ентропія не зменшується, і другий закон термодинаміки виконується.
Таким чином «демон Максвелла» являється лише гіпотезою геніального науковця, яка не знайде ні підтвердження експериментальними методами, ні тим більше теоретичного обґрунтування.
4. Сутність теорії Максвелла та її вплив на електромагнітну картину світу
Як було зазначено вище в 60-ті роки в XIX ст. англійський фізик Дж. Максвелл розвинув уявлення Фарадея про електромагнітному полі, і створив теорію електромагнітного поля -- першу завершену теорію поля. Вона описує лише електричні і магнітні поля, та досить успішно пояснює багато електромагнітних явищ.
Концепція силових ліній, запропонована Фарадеєм, довгий час не приймалася всерйоз іншими вченими. Справа в тому, що Фарадей, не володіючи достатньо добре математичним апаратом, не дав переконливого обґрунтування своїх висновків мовою формул.
Блискучий математик і фізик Джеймс Максвелл бере під захист метод Фарадея, його ідеї близькодії і поля, стверджуючи, що ідеї Фарадея можуть бути виражені у вигляді звичайних математичних формул, і ці формули можна порівняти з формулами професійних математиків.
Теорію поля Д. Максвелл розробляє у своїх працях «Про фізичні лінії сили» (1861-1865 рр..) та «Динамічна теорія поля» (1864-1865 рр.). В останній роботі і була дана система знаменитих рівнянь, які, за словами Г. Герца становлять суть теорії Максвелла.
Ця суть зводилася до того, що змінюється магнітне поле створює не тільки в оточуючих тілах, але і у вакуумі вихровий електричне поле, яке, у свою чергу, викликає поява магнітного поля. Таким чином, у фізику була введена нова реальність - електромагнітне поле. Це ознаменувало початок нового етапу у фізиці, етапу, на якому електромагнітне поле стало реальністю, матеріальним носієм взаємодії.
Світ став представлятися електродинамічної системою, побудованої з електрично заряджених частинок, що взаємодіють за допомогою електромагнітного поля. Система рівнянь для електричних і магнітних полів, розроблена Максвеллом, обґрунтована Г. Герцом складається з 4-х рівнянь, які еквівалентні чотирьом тверджень:
Табл. 1
Рівняння |
Твердження |
|
div E ~ q |
Електричне поле, відповідає якому-небудь розподілу заряду, визначається із закону Кулона |
|
div H = 0 |
Магнітні заряди не існують |
|
Змінне магнітне поле збуджує електричний струм |
||
Магнітне поле збуджується струмами і змінними електричними полями |
Аналізуючи свої рівняння, Максвелл прийшов до висновку, що повинні існувати електромагнітні хвилі, причому швидкість їх розповсюдження повинна дорівнювати швидкості світла. Звідси випливав висновок, що світло - різновид електромагнітних хвиль. На основі своєї теорії Максвелл передбачив існування тиску, що чиниться електромагнітної хвилею, а, отже, і світлом, що було блискуче доведено експериментально в 1906 р. П.М. Лебедєвим.
Розробивши електромагнітну картину світу, Максвелл завершив картину світу класичної фізики («початок кінця класичної фізики»). Теорія Максвелла є попередницею електронної теорії Лоренца і спеціальної теорії відносності А. Ейнштейна, на її засадах відбувалися подальші дослідження магнітної та електромагнітної природи світу, що і направляло на побудові, тоді ще нової, електромагнітної картини світу, а в подальшому і створення квантово-релятивістської картини світу, що на ряду з механічною, довершила загальну наукову картину світу.
Висновки
Шлях до побудови теорії електромагнітних явищ також починався з філософських ідей. Цими ідеями керувався М. Фарадей, вносячи в фізику континуальне розуміння матерії та пов'язане з ним поняття близькодії. Проте на відміну від ідей, що сприяли появі механічної картини світу, філософські ідеї, які зіграли позитивну роль у розвитку електродинамічної картини, були значною мірою стихійно-діалектичними.
Важливо зазначити, що хоча поняття суцільного середовища, ефіру, енергії та її перетворень підводили до поняття поля, останнє спромоглось сформуватись та укріпитись у фізиці лише тоді, коли М. Фарадей, керуючись новими філософськими поглядами на природу, поклав в основу фізичної картини світу континуальні уявлення про матерію.
Теорія Максвелла мала велике значення для розвитку класичної фізики. Вона дала змогу із загальної точки зору охопити велике коло явищ, починаючи від електростатичного поля нерухомих зарядів і закінчуючи електромагнітним полем і світлом зокрема, змінити уявлення людства про навколишнє середовище і розширити світобачення.
Якщо М. Фарадей установив тісний зв'язок між електричним і магнітним полями, то Дж. Максвелл поширив цей зв'язок на світло і електромагнітне поле.
Теорія Максвелла є феноменологічною теорією електромагнітного поля. Це означає, що внутрішній механізм явищ, які відбуваються в середовищі й спричинюють появу електричних і магнітних полів, в теорії не розглядається.
Електричні й магнітні властивості середовища характеризуються в теорії Максвелла відносною діелектричною проникністю є і відносною магнітною проникністю. Залежність цих величин від властивостей середовища, фізичний зміст явищ, які відбуваються в середовищі при поляризації і намагнічуванні, в теорії Максвелла не розглядаються.
Теорія Максвелла є макроскопічною теорією електромагнітного поля. В ній розглядаються електричні й магнітні поля, утворені макроскопічними зарядами і струмами, тобто зарядами, що зосереджені в об'ємах, значно більших, ніж об'єми окремих атомів і молекул. Крім того, припускається, що відстань від джерел полів до точок спостереження також значно більша, ніж розміри молекул.
Тому помітні зміни полів, досліджуваних у теорії Максвелла, можливі лише на великих відстанях порівняно з розмірами атомів і молекул. Нарешті, періоди змінних електричних і магнітних полів мають бути значно більшими за періоди внутрішньо-молекулярних процесів.
Насправді макроскопічні заряди й струми є сукупністю мікроскопічних зарядів і струмів, які утворюють свої електричні й магнітні поля, що неперервно змінюються в кожній точці простору. Тому результуючі електричні й магнітні поля завжди змінні.
Теорія Максвелла, як і попередні уявлення Фарадея про електричні й магнітні поля, є послідовною теорією близькодії. Вона ґрунтується на тому, що електричні й магнітні взаємодії відбуваються через посередників -- електричне й магнітне поля, в яких вони поширюються зі скінченою швидкістю. Дж. Максвелл довів, що швидкість поширення електричних і магнітних взаємодій дорівнює швидкості світла в певному середовищі. Саме це дало йому змогу розвинути електромагнітну теорію світла.
До відкриття електромагнітного поля речовина фактично ототожнювалась із матерією. З відкриттям поля речовина вже не могла бути єдиним представником матерії: поряд із речовиною другим видом матерії було поле. Це мало важливі філософські наслідки.
Відкриття електромагнітного поля створює природничонауковий фундамент узагальнення поняття матерії та визначення цієї філософської категорії. Внаслідок цього, можна вважати, що Максвелл був фундатором електромагнітної картини світу, який штовхнув інших геніальних науковців до розширення цієї картини і подальшій її розбудові.
Література
максвелл термодинаміка електромагнітний
1. Максвелл Дж.К. Вибрані твори по теорії електромагнітного поля - с. 323.
2. Максвелл Дж.К. Трактат з електрики та магнетизму: В 2 т. - М., 1989. - Т.2 - с.334, 338.
3. Максвелл Дж.К. Трактат з електрики та магнетизму: В 2 т. - М., 1989. - Т.2 - с.335.
4. Максвелл Дж.К. Вибрані твори по теорії електромагнітного поля. - М., 1954. - с. 251-341.
5. Максвелл Дж.К. Вибрані твори по теорії електромагнітного поля. - М., 1954. - с. 253.
6. Опанасюк А.С. Сучасна фізична картина світу: Навчальний посібник. - Суми: Вид-во Сум ДУ, 2005.- c.9.
7. Планк М. Джеймс Клерк Максвелл і його значення для теоретичної фізики // Максвелл Дж. К. Статті та розмови. - М., 1968 - с. 242.
8. Пугач Б.Я. Фундаментальні проблеми історії та філософії науки. - Х., 2004. - с. 225-227.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Краткие сведения о жизненном пути и деятельности Максвелла Джеймса Клерка - британского физика и математика. Кинетическая теория газов и теоретические выводы Максвелла о существовании электромагнитного поля. Основные достижения и изобретения физика.
презентация [141,6 K], добавлен 01.02.2013Поняття та методика виміряння потоку вектора електричного зміщення. Сутність теореми Гауса-Остроградського і її застосування для розрахунку електричних полів. Потенціальний характер електростатичного поля. Діелектрики в електричному полі, їх види.
лекция [2,4 M], добавлен 23.01.2010Характеристика теорії близькодії на відстані, яку почав розвивати англійський фізик Майкл Фарадей, а остаточно завершив Максвелл. Особливості електричного поля нерухомих зарядів, яке називають електростатичним та його потенціалу. Закон постійного струму.
реферат [29,7 K], добавлен 29.04.2010Появление вихревого электрического поля - следствие переменного магнитного поля. Магнитное поле как следствие переменного электрического поля. Природа электромагнитного поля, способ его существования и конкретные проявления - радиоволны, свет, гамма-лучи.
презентация [779,8 K], добавлен 25.07.2015Электромагнитное поле. Система дифференциальных уравнений Максвелла. Распределение потенциала электрического поля. Распределения потенциала и составляющих напряженности электрического поля и построение графиков для каждого расстояния. Закон Кулона.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.05.2016Закон полного тока. Единая теория электрических и магнитных полей Максвелла. Пояснения к теории классической электродинамики. Система уравнений Максвелла. Скорость распространения электромагнитного поля. Релятивистская трактовка магнитных явлений.
презентация [1,0 M], добавлен 14.03.2016Закон повного струму. Рівняння Максвелла для циркуляції вектора напруженості магнітного поля. Використання закону для розрахунку магнітного поля. Магнітний потік та теорема Гаусса. Робота переміщення провідника із струмом і контуру у магнітному полі.
учебное пособие [204,9 K], добавлен 06.04.2009Исследование основных свойств монохроматического электромагнитного поля. Поиск комплексных амплитуд при помощи уравнения Максвелла. Графики зависимостей мгновенных значений составляющих полей от координаты. Скорость распространения энергии волны.
курсовая работа [920,3 K], добавлен 01.02.2013Рассмотрение идей Максвелла о возможности локализации энергии в пространстве, лишенном "обычной материи". Изучение теории первичного поля как источника специальной теории относительности. Представление элементарных частиц в виде автоволновых процессов.
книга [793,6 K], добавлен 13.01.2015Детство и школьные годы. Первое открытие. Эдинбургский университет. Оптико-механические исследования. Занятия электричеством. Первая цветная фотография. Трактат о кольцах Сатурна. Теория вероятностей. Механическая модель Максвелла. Электромагнитные волны.
биография [843,0 K], добавлен 28.01.2003Поняття та загальна характеристика індукційного електричного поля як такого поля, що виникає завдяки змінному магнітному полю (Максвел). Відмінні особливості та властивості індукційного та електростатичного поля. Напрямок струму. Енергія магнітного поля.
презентация [419,2 K], добавлен 05.09.2015Определение основных свойств монохроматического электромагнитного поля с использованием уравнения Максвелла для бесконечной среды. Комплексные амплитуды векторов, мгновенные значения напряженности поля, выполнение граничных условий на стенках волновода.
контрольная работа [914,8 K], добавлен 21.10.2012Електричні заряди: закон збереження, закон Кулона. Напруженість електричного поля. Провідники і діелектрики в електростатичному полі. Різниця потенціалів. Зв’язок між напруженістю та напругою. Електроємність конденсатора та енергія електричного поля.
задача [337,9 K], добавлен 05.09.2013На основе анализа традиционных электродинамических уравнений Максвелла выявлены принципиально новые реалии в их физическом содержании. Модернизация концептуальных представлений классической электродинамики о структуре и свойствах электромагнитного поля.
реферат [137,0 K], добавлен 01.03.2008Поняття електростатиці, електричного поля, електричного струму та кола, ємністі, магнетизму та електромагнітній індукції. Закон електромагнітної індукції Фарадея. Кола змінного струму. Послідовне та паралельне з’єднання R-, C-, L- компонентів.
анализ книги [74,2 K], добавлен 24.06.2008Действие внешнего магнитного поля на вещество и процесс намагничивания. Особенности и главные свойства ферромагнетиков. Электромагнитная индукция как фундаментальное явление электромагнетизма. Гипотеза и уравнение Максвелла для электромагнетизма.
реферат [58,6 K], добавлен 08.04.2011Знаходження заряду, який розміщується у центрі трикутника, щоб система знаходилася у рівновазі. Визначення кроку гвинтової лінії по якій буде рухатися електрон. Електромагнітна індукція Фарадея-Максвелла. Теорема косинусів. Розрахунок напруженості поля.
контрольная работа [218,1 K], добавлен 18.06.2014Поняття електричного струму, його виникнення у природі. Технологія запису інформації на магнітні носії, схема функціонування патефону. Будова магнітного поля Землі. Енергетика сьогодні: атом та атомне ядро, ланцюгова реакція. Проблеми ядерної енергетики.
реферат [3,9 M], добавлен 03.09.2011Макроскопическое электромагнитное поле в сплошных неподвижных средах. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме. Энергия электромагнитного поля и теорема Пойнтинга. Применение метода комплексных амплитуд. Волновой характер электромагнитного поля.
реферат [272,7 K], добавлен 19.01.2011Описание произвольного электромагнитного поля с помощью вектор-потенциала. Волновые уравнения. Асимптотические выражения. Решение волнового уравнения для напряженностей полей. Электромагнитное мультипольное излучение. Уравнение Максвелла в пространстве.
презентация [92,5 K], добавлен 19.02.2014