Глава VIII. Движение электромагнитной анергии.

§ 118. Электромагнитное поле.

В главе III (§ 45) было уже указано, что явления электрического поля и явления магнитного поля ни в коем случае не следует рас­сматривать как совершенно самостоятельные совокупности явлений. Мы имеем в этих внешне, казалось бы, столь обособленных катего­риях явлений лишь две стороны одного, единого в своей сущности, процесса, который происходит в так называемом электромагнитном поле, В зависимости от условий, в которых развивается этот процесс, мы иногда воспринимаем более отчетливо ту или иную форму его проявления. Может даже иметь место такой случай, что в данной точке пространства, в данном элементе объема мы, имею­щимися в нашем распоряжении средствами, можем совершенно не обнаружить признаков существования одной из форм проявления электромагнитного поля одновременно с другой. Так, может ока­заться, что в данной точке пространства обнаруживается только магнитное поле или только электрическое поле. Внимательное об­следование наблюдаемых явлений приводит нас, однако, неизбежно к заключению, что они всегда теснейшим образом связаны с основ­ным электромагнитным процессом, который имеет место в какой-либо части рассматриваемой системы и в котором сосуществуют электрическое и магнитное поля (см. §§ 45 и 57).

Это одновременное существование в данной части пространства электрического и магнитного полей, как основной признак электро­магнитного поля, не следует, однако, понимать в смысле простого наложения друг на друга этих двух полей: создав, например, в одном и том же объеме, с одной стороны, магнитное поле с помощью постоянного магнита, с другой стороны — электрическое поле, например, от заряженного шара, и как угодно ориентировав их от­носительно друг друга, мы не получим электромагнитного поля в результате такого наложения электрического и магнитного полей. Одновременное существование электрического и магнитного полей

400

будет тут чисто случайным фактом: величины электрической силы и магнитной силы (Е и Н) совершенно не зависят друг от друга и могут быть произвольно заданы.

Совершенно другую картину представляет собою, например, поле в пространстве, окружающем два провода линии передачи энергии (прямой и обратный). Здесь легко обнаружить и электри­ческое поле (напряжение между проводами), и магнитное поле (ток в проводе). Но мы знаем, что в этом случае электрическое напряжение и сила тока (а следовательно и Е и Н) — величины, связан­ные известною зависимостью; больше того, они являются в некото­рой, по крайней мере, части двумя проявлениями одного единого процесса — процесса передачи электромагнитной энергии. В соответ­ствии с этим, в данном случае можно с полным правом сказать, что поле, окружающее провода, вдоль которых передается энергия, есть электромагнитное поле, а наблюдаемые при этом поля — элек­трическое и магнитное — представляют собою две взаимно связан­ные и, хотя бы в некоторой части, необходимо друг друга сопро­вождающие стороны основного электромагнитного процесса.

Все сказанное резюмируется тем определением электромагнитного поля, которое дано в главе III (см. § 45). Повторим его:

Электромагнитным полем называется пространство, в кото­ром одновременно обнаруживаются электрическое и магнитное поля, как необходимо сопровождающие друг друга проявления единого процесса,

Помимо указанных „одновременности" и „взаимной связанности" электрического и магнитного полей, как двух сторон электрома­гнитного поля, это последнее обладает еще одним чрезвычайно важным свойством. В предыдущих главах было уже достаточно сказано о кинетической природе магнитного поля. Но в случае магнитного поля эта природа его обнаруживается лишь косвенно, в таких, например, свойствах магнитного поля как инерция магнит­ного потока, магнитное вращение плоскости поляризации светового луча и другие признаки, свидетельствующие, что состояние среды, называемое нами магнитным полем, есть состояние какого-то дви­жения. Однако, внешне, как таковое, это движение ничем не об­наруживается; внешне явление магнитного поля не обнаруживает ничего, что мешало бы формальному рассмотрению его как какого-то статического состояния (что и принимается еще до сих пор неко­торыми физиками).

Иначе обстоит дело в случае электромагнитного поля. В этом случае, как мы увидим ниже, совершенно явственно обнаруживается некоторое движение. Здесь имеет место непрерывное развитие и распространение в пространстве того процесса, который мы на­зываем электромагнитным полем. Мы не можем создать электро­магнитного поля, т. е. одновременно существующих и взаимно органически связанных электрического и магнитного полей, без того,

401

чтобы это состояние среды не начало немедленно так или иначе распространяться в другие части пространства. Таким образом, электромагнитное поле есть процесс, вообще говоря, непрерывно распространяющийся, т. е. процесс, органически же связанный с непрерывным движением энергии — энергии электромагнитного поля. Затратив в данном месте некоторое количество энергии на создание электромагнитного поля, мы немедленно обнаруживаем движение этой превращенной в электромагнитную форму энергии в одном определенном направлении или по всем направлениям в окружающем пространстве — в зависимости от наличных условий. Сказанное иллюстрируется общеизвестным фактом передачи элек­тромагнитной энергии на расстояние — по проводам или без них. Это свойство электромагнитного поля является основным и, вместе с тем, практически весьма ценным. Изучению основных соотношений, характеризующих распространение электромагнитной энергии и посвящена, главным образом, настоящая глава.