15.(18) Концепция электромагнетизма. Основы электростатики. Электрические заряды. Взаимодействия электрических зарядов.

Дж. К. Максвелл в 60-х гг. ХIХ в. переложил законы электромагнитной индукции на язык дифференциальных уравнений для функций нескольких переменных. В ходе этой работы он теоретически открыл эффект отрыва электромагнитного поля от порождающего его проводника и его свободного распространения в пространстве со скоростью 300000 км/сек. Теоретически открытые электромагнитные волны радиодиапазона впервые экспериментально воспроизвёл Г. Герц в 1888 г. В 1895–1896 гг. А. С. Попов и Г. Маркони впервые использовали их для радиосвязи. Совпадение скорости распространения электромагнитных волн со скоростью света, измеренной астрономами с высокой точностью, Максвелл счёл свидетельством того, что световые волны представляют собой разновидность электромагнитных волн. Электродинамика Фарадея–Максвелла, таким образом, волновую (физическую) оптику превратила в раздел теории электромагнетизма.

Как известно, развитие теории электромагнетизма прошло этапы:

- стихийного накопления фактов; - опытного накопления фактов; - попыток создания физических теорий, объясняющих электромагнетизм; - попыток создания физических и математических теорий,

описывающих электромагнитные явления и позволяющих создать методики их расчета;

- обобщения физических и математических теорий электромагнетизма и создания единой̆ математической теории;

- экспериментальных исследований, имеющих целью проверку и подтверждение положений общей теории;

- внедрения полученных результатов в широкую практику.

На базе многочисленных опытных данных были наработаны методы расчетов, позволившие точно рассчитать силовые и слаботочные устройства и агрегаты, линии передачи и электрические цепи. А в ХХ столетии на базе полученных к этому времени знаний были созданы важнейшие отрасли современной промышленности – электромашиностроение, радиотехника и электроника, без которых немыслимо существование современного человечества. Положение о том, что «нет ничего более прикладного, чем хорошая теория», полностью себя оправдало на практике.

Как и все физические теории, электродинамика Фарадея–Максвелла излагается и развивается на своём математическом языке теории функций нескольких переменных, векторного анализа и соответствующих дифференциальных уравнений, именуемых уравнениями математической физики. В этой связи следует подчеркнуть, что классическая электродинамика, включая физическую (волновую) оптику, – самая точная и утончённая из всех теорий классической физики. Об этом «предметно» свидетельствует чувствительность радиотехники, особенно, средств космической связи, а также радиоастрономии. Так, до сих пор поддерживается устойчивая связь с американским космическим аппаратом «Вояджер», запущенным в 70-х гг. ХХ в. и уже вышедшим за пределы Солнечной системы. И это – при мощности бортового передатчика «Вояджера» всего в 8 Вт.! Феноменально точны измерительные методы на основе эффектов интерференции электромагнитных волн. Об этом свидетельствуют современные оптические супер телескопы, гибко подстраивающие кривизну своих приёмных зеркал под колебания параметров атмосферы как оптической среды. Об этом же свидетельствуют портативные радары, с помощью которых работники ГИБДД измеряют скорости движения автомобилей с точностью до сантиметров в секунду.

Эта особенность классической электродинамики и волновой оптики в качестве её раздела очень важна для понимания специфики электромагнитной картины мира как одного из современных научных мировоззрений.