Теорія Максвелла і її особливості

Зараз практично кожна людина знає, що електричне і магнітне поля безпосередньо взаємопов'язані один з одним. Навіть існує особливий розділ фізики, що вивчає електромагнітні явища. Але ще в 19 столітті, поки не була сформульована електромагнітна теорія Максвелла, все було зовсім інакше. Вважалося, наприклад, що електричні поля притаманні лише часткам і тілам, що володіє електричним зарядом, а магнітні властивості - абсолютно інша галузь науки.

У 1864 році знаменитий британський фізик Д. К. Максвелл вказує на прямий взаємозв'язок електричних і магнітних явищ. Відкриття отримало назву «теорія електромагнітного поля Максвелла». Завдяки їй вдалося вирішити ряд нерозв'язних, з точки зору електродинаміки того часу, питань.

Більшість гучних відкриттів завжди грунтується на результатах робіт попередніх дослідників. Теорія Максвелла - не виняток. Відмінною рисою є те, що Максвелл істотно розширив результати, отримані його попередниками. Приміром, він вказав, що в досвіді Фарадея може використовуватися не тільки замкнутий контур з провідного матеріалу, але складається з будь-якого матеріалу. В даному випадку контур є індикатором вихрового електричного поля, яке впливає не тільки на кристалічну решітку металів. При такій точці зору при знаходженні в поле діелектричного матеріалу більш правильно говорити про токах поляризації. Вони також здійснюють роботу, яка полягає в нагріванні матеріалу до певної температури.

Перша підозра на зв'язок електричних і магнітних явищ з'явилося в 1819 році. Х. Ерстед зауважив, що якщо поблизу провідника зі струмом розташувати компас, то напрямок стрілки відхиляється від північного полюса.

У 1824 році А. Ампер сформулював закон взаємодії провідників, згодом отримав назву «Закон Ампера».

І, нарешті, в 1831 році Фарадей зафіксував появу струму в контурі, що знаходиться в змінюється магнітному полі.

Теорія Максвелла покликана вирішити основне завдання електродинаміки: при відомому просторовому розподілі електричних зарядів (струмів) можна визначити деякі характеристики генеруються магнітних і електричних полів. Дана теорія не розглядає самі механізми, що лежать в основі відбуваються явищ.

Теорія Максвелла призначена для довколишніх зарядів, так як в системі рівнянь вважається, що електромагнітні взаємодії відбуваються зі швидкістю світла, незалежно від середовища. Важливою особливістю теорії є той факт, що на її підставі розглядаються такі поля, які:

— генеруються відносно великими струмами і зарядами, розподіленими у великому обсязі (у багато разів перевищує розмір атома або молекули) -

— змінні магнітні та електричні поля змінюються швидше, ніж період процесів усередині молекул-

— відстань між розраховується точкою простору і джерелом поля перевищує розмір атомів (молекул).

Все це дозволяє стверджувати, що теорія Максвелла застосовна насамперед до явищ макросвіту. Сучасна фізика все більше процесів пояснює з точки зору квантової теорії. У формулах Максвелла квантові прояви не враховуються. Проте використання максвеллівською систем рівнянь дозволяє успішно вирішувати певне коло завдань. Цікаво, що так як враховуються щільності електричних струмів і зарядів, то теоретично можливе існування їх же, але магнітної природи. На це в 1831 році вказав Дірак, позначивши їх магнітними монополіями. В цілому основні постулати теорії такі:

— магнітне поле створюється змінним електричним полем-

— змінне магнітне поле генерує електричне поле вихровий природи.