12. Классическая электродинамика, работы Кулона, Ампера. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Теория электромагнитного поля Максвелла.

Как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира было первоначально воспринято физиками открытие, которое сделал французский военный инженер, впоследствии член Парижской АН Шарль Огюст Кулон (1736-1806). Оказалось, что положительный и отрицательный заряд притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной величине зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Создавалось впечатление, что закон всемирного тяготения может служить универсальным ответом на все задачи. Однако впоследствии стало ясно: появился первый закон электромагнетизма.

Механическая картина мира знала только один вид материи — вещество, состоящее из частиц, имеющих массу. Первоначально считалось, что тела взаимодействуют на расстоянии, без каких бы то ни было промежуточных материальных посредников. Затем была выдвинута новая точка зрения: взаимодействие передается с помощью особого материального посредника. В результате в естествознании начало утверждаться понимание того, что пространство между телами никогда не является пустым: оно заполнено материей в форме силового поля. Поле является переносчиком взаимодействия тел. Каждое тело «узнает» о существовании других тел только через окружающие его поля.

В XIX веке к числу свойств частиц стали прибавлять электрический заряд. И хотя масса, как считалось, была у всех частиц, а заряд — только у некоторых, обладание электрическим зарядом было признано таким же фундаментальным, важнейшим их свойством, как и масса. Между электрически заряженными телами, между намагниченными телами, между телами, по которым текут токи, действуют силы, называемые электромагнитными. В начале 19 века английский химик и физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля – материальной среды, являющейся переносчиком электромагнитного взаимодействия. Фарадею удалось показать опытным путем, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. Тем самым он впервые объединил электричество и магнетизм, признал их одной и той же «силой» природы.

Математическую разработку идей Фарадея предпринял выдающийся английский ученый Джеймс Кларк Максвелл (1831-1879). Его основной работой, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, явился «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 году.

Основные положения и выводы теории Максвелла :

•Изменение во времени электрического поля ведет к появлению магнитного поля и наоборот. Следовательно, существуют электромагнитные волны.

•Передача электромагнитной энергии происходит с конечной скоростью. Скорость передачи электромагнитных колебаний равна скорости света . Из этого следовала принципиальная тождественность электромагнитных и оптических явлений.

Введение Фарадеем понятия электромагнитного поля и математическое определение его законов, данное в уравнениях Максвелла, явились самыми крупными событиями в физике со времен Галилея и Ньютона. Эта теория существенно изменила представления о картине электрических и магнитных явлений, объединив их в единое целое.