Часть III электричество и магнетизм Вступление

В третьей части курса общей физики мы рассмотрим электромагнитное взаимодействиетел. Опыт показывает, что между электрически заряженными телами, а также между телами, в которых существуют электрические токи, действуютэлектродинамические(илиэлектромагнитные) силы.

Относительно природы этих сил в науке выдвигались две противоположные точки зрения. Более старая из них возникла в первой четверти XIX века в трудах Кулона, Лапласа, Ампера, Пуассона, Гаусса, Вебера, Остроградского. Они рассматривали непосредственное действие заряженных тел друг на друга на расстоянии (теория дальнодействия). Основная идея этой теории была заимствована из учения Ньютона о всемирном тяготении. Громадные успехи небесной механики, с одной стороны, и полная невозможность объяснить тяготение, с другой, привели многих ученых к мысли, что силы гравитации, электрические и магнитные силы не нуждаются в объяснении. Задача теории электричества сводилась, таким образом, только к установлению элементарных законов действия магнитных и электрических сил, на основе которых объяснялись все явления. По своему содержанию и форме эти законы напоминали, а часто прямо копировали закон всемирного тяготения. Эта теория совершенно не рассматривала природу электромагнитных взаимодействий, хотя количественные выводы теории были прочно обоснованны и достоверны.

В 40-х годах XIX в. появилась новая гипотеза: взаимодействия между телами передаются с помощью электромагнитного поля, которое распространяется в пространстве с конечной скоростью (теория близкодействия). Эту теорию развивали Фарадей, Максвелл, Герц. В частности, Фарадей не мог примириться с мыслью, что тело может производить непосредственное действие в тех местах, где оно не находится, и которые отделены от него абсолютно пустым пространством. Максвелл облек основные идеи Фарадея в математическую форму. В 70-х годах XIX в. ему удалось сформулировать систему уравнений, которая позволяет описать все количественные законы электромагнитного поля.

При изучении электрических явлений часто возникает стремление «объяснить» электрическое поле, т.е. свести его к каким-либо иным, уже изученным явлениям, подобно тому, как тепловые явления мы сводим к беспорядочному движению атомов и молекул. Однако многочисленные попытки такого рода в области электричества неизменно оканчивались неудачей. Все усилия физиков построить непротиворечивую механическую теорию электрических и магнитных явлений были несостоятельны. Электрическое поле – самостоятельная физическая реальность. Оно не может быть объяснено тепловыми или механическими явлениями. Электрические явления представляют собой новый класс явлений природы.

Для понимания сущности электродинамики Максвелла рассмотрим сначала простейшие опытные факты и явления, которые могут быть правильно описаны не только на языке теории поля, но и на языке теории дальнодействия. При обобщении законов этих явлений мы придем к результатам, которые могут быть истолкованы уже только с помощью теории близкодействия, и, в конце концов, придем к системе уравнений Максвелла.

В этой части курса мы изучим основные понятия и общие принципы науки об электрических и магнитных явлениях; электрические и магнитные свойства вещества; технические и практические применения ряда физических явлений.