Теория Максвелла

В 60-х годах ХIХ в. английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879 гг.) развил теорию Фарадея и создал теорию электромагнитного поля. Это была первая теория поля. Она касается только электрического и магнитного полей и весьма успешно объясняет многие электромагнитные явления.

Из закона Фарадея следует, что любое изменение сцепленного с контуром магнитного потока приводит к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) индукции и вследствие этого появляется индукционный ток. Следовательно, возникновение ЭДС электромагнитной индукции возможно и в неподвижном контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Однако ЭДС в любой цепи возникает только тогда, когда в ней на носителей тока действуют сторонние силы, т.е. силы неэлектростатического происхождения. Возникает вопрос о природе сторонних сил в данном случае. Опыт показывает, что такие сторонние силы не связаны не с тепловыми, ни с химическими процессами в контуре; их возникновение нельзя также объяснить силами Лоренца, так как они на неподвижные заряды не действуют. Максвелл высказал гипотезу, что всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрического поля, которое и является причиной возникновения индукционного тока в контуре. Электрическое поле, возбуждаемое магнитным полем, как и само магнитное поле, является вихревым. Такие взгляды на природу взаимодействия резко отличались от ньютоновской концепции тяготения, где притяжение считалось силой прямого воздействия между разделенными пространством массами. В теории Максвелла движение частицы, помещенной в данную точку пространства, определялось силовой характеристикой – напряженностью поля в этой точке.

Теория электромагнитного поля Максвелла ознаменовала собой начало нового этапа в физике и естествознании. На этом этапе развития физики электромагнитное поле стало реальностью, материальным носителем взаимодействия.

Анализируя свои уравнения, Максвелл пришел к выводу о том, что должны существовать так называемые электромагнитные волны, причем скорость их распространения равна скорости света. Отсюда был сделан совершенно новый вывод: свет есть разновидность электромагнитных волн. Основной работой Максвелла, заключавшей в себя математическую теорию электромагнитного поля, явился «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 году.

Введение Фарадеем понятия электромагнитного поля и математическое определение его законов, данное в уравнениях Максвелла, явились самыми крупными событиями в физике со времен Галилея и Ньютона.

Контрольные вопросы

1. Кто является создателем электродинамики?

2. Кто сформулировал закон о взаимодействии токов?

3. Открытием какого явления обессмертил своё имя Фарадей?

4. Какие важные выводы следуют из теории электромагнитного поля Максвелла?

5. Кем впервые был сделан вывод, что свет – разновидность электромагнитных волн?