התיאוריה של מקסוול ותכונותיה

עכשיו, כמעט כולם יודעים את זהשדות חשמליים ומגנטיים קשורים זה בזה באופן ישיר. אפילו קיים ענף מיוחד של פיסיקה החוקר תופעות אלקטרומגנטיות. אבל במאה ה -19, עד שהתאוריה האלקטרומגנטית של מקסוול גובשה, הכל היה שונה לחלוטין. זה נחשב, למשל, כי שדות חשמליים הם טבוע רק בחלקיקים וגופים בעלי מטען חשמלי, תכונות מגנטיות הם תחום שונה לחלוטין של המדע.

בשנת 1864, הפיזיקאי הבריטי המפורסם DK מקסוול מצביע על קשר ישיר בין תופעות חשמליות ומגנטיות. התגלית נקראה "התיאוריה של מקסוול על השדה האלקטרומגנטי". הודות לה, היה אפשר לפתור סדרה של unresolvable, מנקודת מבט של האלקטרודינמיקה של אותה תקופה, שאלות.

רוב התגליות המתקדמות ביותר מבוססות תמידעל תוצאות מחקרים קודמים. התיאוריה של מקסוול אינה יוצאת דופן. תכונה ייחודית היא כי מקסוול הרחיב באופן משמעותי את התוצאות שהתקבלו על ידי קודמיו. לדוגמה, הוא ציין כי בניסוי של פאראדיי, לא רק לולאה סגורה של חומר מוליך, אלא מורכבת מכל חומר, ניתן להשתמש. במקרה זה, המעגל הוא אינדיקטור של השדה החשמלי מערבולת, אשר משפיעה לא רק על קריסטל הסריג של מתכות. מנקודת מבט כזו, כאשר הוא נמצא בתחום של חומר דיאלקטרי, נכון יותר לדבר על זרמי הקיטוב. הם גם לבצע עבודה, אשר מורכב חימום החומר לטמפרטורה מסוימת.

החשד הראשון של הקשר בין חשמל ותופעות מגנטיות הופיעו בשנת 1819. H. Oersted העיר כי אם מצפן ממוקם ליד מנצח עם זרם, כיוון החץ סוטה מן הקוטב הצפוני.

בשנת 1824, א 'Ampere ניסח את חוק האינטראקציה של המנצחים, שנקרא מאוחר יותר "חוק אמפר".

ולבסוף, ב- 1831, רשם פאראדיי את המראה של זרם במעגל בשדה מגנטי משתנה.

התיאוריה של מקסוול נועדה לפתור את הבעיה העיקריתאלקטרודינמיקה: עם החלוקה המרחבית הידועה של מטענים חשמליים (זרמים), ניתן לקבוע מאפיינים מסוימים של שדות מגנטיים וחשמליים שנוצר. תיאוריה זו אינה רואה את המנגנונים המונחים ביסוד התופעות המתרחשות.

תורת מקסוול מיועדתסגור, שכן במערכת של משוואות זה נחשב אינטראקציות אלקטרומגנטיות להתרחש במהירות האור, ללא קשר המדיום. מאפיין חשוב של התיאוריה הוא העובדה כי על בסיס זה שדות נחשבים כי:

- נוצרים על ידי זרמים גדולים יחסית וחיובים המופצים בכמות גדולה (פעמים רבות יותר מאשר בגודל של אטום או מולקולה);

- שדות מגנטיים וחשמליים משתנים משתנים מהר יותר מתקופת התהליכים בתוך המולקולות;

- המרחק בין נקודת החישוב המחושבת לבין מקור השדה עולה על גודל האטומים (המולקולות).

כל זה מאפשר לנו לומר כי התיאוריהמקסוול רלוונטי בעיקר לתופעות של המקרוקוסמוס. הפיזיקה המודרנית מסבירה יותר ויותר תהליכים מנקודת המבט של תורת הקוואנטים. נוסחאות מקסוול אינן מתחשבות בביטויים קוונטיים. עם זאת, השימוש במערכות מקסווליאניות של משוואות מאפשר לפתור בהצלחה מגוון בעיות מסוים. מעניין כי מאז צפיפויות של זרמים חשמליים וחיובים נלקחים בחשבון, זה אפשרי תיאורטית הקיום שלהם, אבל הטבע המגנטי. לשם כך בשנת 1831 ציין דיראק, לאחר שייחדו אותם כמו monopoles מגנטי. באופן כללי, הנחות היסוד של התיאוריה הן כדלקמן:

- השדה המגנטי נוצר על ידי שדה חשמלי חלופי;

- שדה מגנטי לסירוגין מייצר שדה חשמלי של טבע מערבולת.