Тема 3. Электромагнитная картина мира Становление электромагнитной картины мира

Работы Эрстеда. Работы датского физика Х. Эрстеда (1777 - 1851) посвящены электричеству, акустике, молекулярной физике.

В 1820 году обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики - электро- магнетизма. В фундаментальных опытах Эрстеда магнитная стрелка и проводник располагались в направлении север - юг (вдоль меридиана). При пропускании тока через проводник магнитная стрелка поворачива­лась и устанавливалась перпендикулярно проводнику. При отключении тока стрелка возвращалась в исходное положение. Взаимодействие элек­трического тока с магнитной стрелкой невозможно было объяснить в рамках механических представлений, в частности в рамках теории даль­нодействия.

Работы Ампера. А.М. Ампер (1775 - 1836) - французский фи­зик, математик и химик. Основные физические работы посвящены элек­тродинамике.

В 1820 году сформулировал правило для определения направления действия магнитного поля тока на магнитную стрелку, осуществил большое количество экспериментов по исследованию взаимодействия между электрическим током и магнитом, обнаружил влияние магнит­ного поля Земли на движущиеся проводники с током. Открыл взаимо­действие электрических токов и установил закон этого взаимодействия.

Ампер впервые указал на тесную связь между электрическими и магнитными процессами и последовательно проводил чисто токовую идею происхождения магнетизма. Открыл магнитный эффект катушки с током - соленоида, сделал вывод, что соленоид, обтекаемый током, яв­ляется эквивалентом постоянного магнита, выдвинул идею усиления действия соленоида путем помещения внутрь его железного сердечника из мягкого железа. Предложил использовать электромагнитные явления для передачи сигналов.

Введение Фарадеем понятия поля. М. Фарадей (1791 - 1867) – английский физик. В 1821 году впервые осуществил вращение магнита вокруг проводника с током, создав тем самым лабора­торную модель электродвигателя. В этом опыте наглядно проявилась связь между элек­трическими и магнитными явлениями. В 1831 году открыл явление электромагнитной индукции - возникновение электрического тока в проводнике при изменении магнитного потока через контур проводника. В последующие годы подробно изучил открытое им явление и установил законы электромагнитной индукции.

В работах Фарадея по электромагнетизму важным является понятие поля. По мнению А. Эйнштейна идея поля была самой оригинальной со времен И. Ньютона. В механической картине мира пространство высту­пало как пассивное вместилище тел и электрических зарядов, у Фарадея же пространство участвует в явлениях. Для описания электрических и магнитных явлений ввел понятие об электрических и магнитных линиях, которые он, правда, считал реально существующими. Фарадей по праву считается создателем учения об электромагнитном поле, которое не вписывалось в МКМ и требовало новых революционных идей.

Теория электромагнитного поля Максвелла. Самым большим научным достижением Д.К. Максвелла (1831 - 1879) является соз­данная им теория электромагнитного поля, которую он сформулировал в виде системы нескольких уравнений, выражающих все основные зако­номерности электромагнитных явлений.

В своей теории Максвелл использовал новое понятие - ток смещения, дал определение электромагнитного поля и предсказал новый важный эффект: существование в свободном пространстве электромагнитного излучения (электромагнитных волн) и его распространение в простран­стве со скоростью света. Последнее дало ему основание считать, что свет представляет собой один из видов электромагнитного излучения, и рас­крыть связь между оптическими и электромагнитными явлениями. На основе работ Максвелла в физику прочно вошел принцип близкодейст­вия: заряженные тела взаимодействуют между собой через посредника, которым является электромагнитное поле, существующее в пространстве и времени, как одна из форм существования материи. Этот принцип является краеугольным камнем в фундаменте электромагнитной кар­тины мира.