|
Меню сайта
Статистика
|
ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ. Новое содержание закона электромагнитной индукцииЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ. Новое содержание закона электромагнитной индукцииДжемс Клерк Максвелл родился в том же году, когда Фарадей открыл электромагнитную индукцию. Через 30 лет Максвелл обогатил открытие Фарадея более глубоким физическим содержанием, а затем разработал теорию взаимосвязи электрических и магнитных явлений — теорию электромагнитного поля.
Изучая электромагнитную индукцию, Максвелл обратил внимание на то, что Фарадей не заметил. Его заинтересовала причина, порождающая ток в проводнике, когда магнитное поле изменяется. Он хотел понять, как и почему это происходит. Ток — это перемещение свободных зарядов в проводнике. Они приходят в движение, лишь когда существует электрическое поле. А единственная возможность появления электрического поля связана в свою очередь с изменением магнитного поля, в котором находится проводник. Учитывая это, можно представить себе явление электромагнитной индукции так: при изменении магнитного поля вокруг него возникает вихревое электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями. Обнаружить это электрическое поле проще всего с помощью витка проволоки, в котором возникает ток свободных зарядов. Таким образом, ЭДС индукции определяется в законе Фарадея величиной работы сил электрического вихревого поля, которое возбуждается вокруг изменяющегося магнитного поля. Скорость, с которой изменяется поток индукции магнитного поля, т. е. величина
измеряется в вольтах. Физическую сущность открытого Фарадеем явления Максвелл выразил кратко одним уравнением, которое носит его имя:
Эта формула записана символами высшей математики. Она означает, что силовые линии электрического поля вокруг изменяющегося потока индукции магнитного поля замкнуты, т. е. это вихревое поле. Обратите внимание: линии электростатического поля начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. Обнаружив способность изменяющегося магнитного потока создавать вихревое поле, Максвелл начал искать связь между электрическими и магнитными явлениями. У него появилась идея, что вихревое магнитное поле возникает вокруг изменяющегося потока электрического поля. Этот поток определяется произведением площади 5, расположенной в данном месте, на величину вектора D (рис. 23), т. е,
Единица, которой измеряется поток вектора электрического смещения,— кулон. Поток N изменится, проходя через площадь S, лишь в том случае, если изменится вектор электрического смещения, т. е.
Скорость изменения потока N определяется величиной
 и измеряется амперами.
Изменяющийся поток электрического поля, по предположению Максвелла, создает вокруг себя магнитное поле, ничем не отличающееся от поля электрического тока. Его сила зависит от скорости, с которой изменяется поток электрического поля. Величину этой скорости Максвелл назвал током смещения:
Гипотеза Максвелла о том, что вокруг токов смещения существует магнитное поле, указывала на связь между двумя полями. Она была подтверждена остроумным опытом московского профессора А. А. Эйхенвальда и стала теорией.
Понятие «ток смещения» стало равноправным с понятием «ток проводимости». Оно позволило Максвеллу написать второе уравнение, которое связывало изменение потока электрического поля с возникающим вокруг него магнитным полем:
Из уравнений Максвелла следует, что связь электрического и магнитного полей обнаруживается при их изменениях: изменяющееся магнитное поле порождает вокруг себя вихревое электрическое, а изменяющееся электрическое — вихревое магнитное поле. Совокупность двух переменных полей называется электромагнитным полем.
Математические исследования этой взаимосвязи Максвелл опубликовал в книге «Трактат об электричестве и магнетизме», которая вышла в 1873 г.
|
ПОИСК
Block title
|
