Явления электродинамики

Электродинамика — физический энциклопедический словарь

Явления электродинамики

Классическая, теория (неквантовая) поведения электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрич. зарядами (электромагнитное взаимодействие). Законы классич. макроскопич. Э.

сформулированы в Максвелла уравнениях, к-рые позволяют определять значения хар-к эл.-магн. поля — напряжённости электрич. поля E и магн. индукции B — в вакууме и в макроскопич. телах в зависимости от распределения в пр-ве электрич. зарядов и токов. Вз-ствие неподвижных электрич.

зарядов описывается ур-ниями электростатики, к-рые можно получить как следствие ур-ний Максвелла. Микроскопич. эл.-магн. поле, создаваемое отд. заряж. ч-цами, в классич. Э. определяется Лоренца — Максвелла уравнениями, к-рые лежат в основе классич. статистич. теории эл.-магн.

процессов в макроскопич. телах; усреднение этих ур-ний приводит к ур-ниям Максвелла.

Среди всех известных видов вз-ствия электромагнитное занимает первое место по широте и разнообразию проявлений. Это связано с тем, что все тела построены из электрически заряженных (положительных и отрицательных) ч-ц, эл.-магн.

вз-ствие между к-рыми, с одной стороны, на много порядков интенсивнее гравитационного и слабого, а с другой — явл. дальнодействующим в отличие от сильного вз-ствия. Эл.-магн. вз-ствием определяется строение ат. оболочек (см. АТОМ), сцепление атомов в молекулы (силы хим.

связи) и образование конденсиров. в-ва (см. МЕЖАТОМНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ). Законы классич. Э. неприменимы при больших частотах и, соответственно, малых длинах электромагнитных волн, т. е.

для процессов, протекающих на малых пространственно-временных интервалах. В этом случае справедливы законы квантовой электродинамики.

Историческая справка.

Простейшие электрич. и магн. явления были известны ещё в древние времена. Были найдены минералы, притягивающие кусочки железа, а также обнаружено, что янтарь (по-гречески — электрон), потёртый о шерсть (электризация трением), притягивает лёгкие предметы. Однако лишь в 1600 англ. учёный У. Гильберт впервые разграничил электрич. и магн. явления.

Он открыл существование магн. полюсов и неотделимость их друг от друга, установил, что земной шар — гигантский магнит. В 17 — 1-й пол. 18 вв. проводились многочисл. опыты с наэлектризов. телами, были построены первые электростатич. машины, основанные на электризации трением, установлено существование электрич. зарядов двух родов (франц. физик Ш. Ф.

Дюфе), обнаружена электропроводность металлов (англ. учёный С. Грей). С изобретением первого конденсатора — лейденской банки (1745) — появилась возможность накапливать большие электрич. заряды. В 1747—53 амер. учёный Б. Франклин изложил первую последоват. теорию электрич. явлений, окончательно установил электрич.

природу молнии и изобрёл молниеотвод.

Во 2-й пол. 18 в. началось количеств. изучение электрич. явлений. Появились первые измерит. приборы — электроскопы разл. конструкций, электромеры. Англ. физик Г. Кавендиш (1773) и франц. физик Ш.

Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот осн. закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод количеств. определения электрич.

зарядов, основанный на измерении вз-ствия между ними. Кулон установил закон вз-ствия полюсов длинных магнитов и ввёл понятие магн. зарядов.

След. этап в развитии Э. связан с открытием в кон. 18 в. итал. учёным Л. Гальвани «животного электричества» и с работами его соотечественника А. Вольты, к-рый правильно истолковал опыты Гальвани присутствием в замкнутой цепи двух разнородных металлов и жидкости и изобрёл первый источник электрич. тока — гальванич. элемент (т. н.

вольтов столб, 1800), с помощью к-рого стало возможным создавать электрический ток в течение длит. времени. В 1802 В. В. Петров, построив гальванич. элемент большой мощности, открыл электрич. дугу, исследовал её св-ва и указал на возможность её применения. В 1807 англ. учёный Г. Дэви, пропустив ток через водные р-ры щелочей, т. е.

осуществив их электролиз, получил неизвестные ранее металлы — натрий и калий. В 1826 нем. физик Г. Ом определил количеств. зависимость электрич. тока от напряжения в цепи (Ома закон), а в 1830 нем. учёный К. Ф. Гаусс сформулировал осн. теорему электростатики (см. ГАУССА ТЕОРЕМА). Англ. физик Дж. П. Джоуль установил (1841), что кол-во теплоты, выделяемой в проводнике электрич.

током, пропорц. квадрату силы тока; этот закон был обоснован (1842) точными экспериментами Э. X. Ленца (закон Джоуля — Ленца).

Наиболее фундам. открытие было сделано в 1820 дат. физиком X. Эрстедом; он обнаружил действие электрич. тока на магн. стрелку — явление, свидетельствующее о связи между электрич. и магн. явлениями. В том же году франц. физик А. М. Ампер установил закон вз-ствия электрич. токов (Ампера закон).

Он показал также, что св-ва пост. магнитов могут быть объяснены, если предположить, что в молекулах намагнич. тел циркулируют пост. электрич. токи (мол. токи). Т. о., согласно Амперу, все магн. явления сводятся к вз-ствию токов, магн. же зарядов не существует.

С открытиями Эрстеда и Ампера обычно связывают рождение Э. как науки.

В 30—40-х гг. в развитие Э. внёс большой вклад англ. учёный М. Фарадей — — творец общего учения об эл.-магн. явлениях, в к-ром все электрич. и магн. процессы рассматриваются с единой точки зрения. С помощью опытов он доказал, что действия электрич. зарядов и токов не зависит от способа их получения.

В 1831 Фарадей открыл явление электромагнитной индукции — возбуждение электрич. тока в контуре, находящемся в перем. магн. поле. Это явление, наблюдавшееся также в 1832 амер. учёным Дж. Генри, положило начало бурному развитию электротехники. В 1833—34 Фарадей установил законы электролиза. В дальнейшем он пытался также доказать взаимосвязь электрич.

и магн. явлений с оптическими и открыл поляризацию диэлектриков (1837), явления парамагнетизма и диамагнетизма (1845), магн. вращение плоскости поляризации света (Фарадея эффект, 1845) и др. Фарадей предположил, что наблюдаемое вз-ствие электрических зарядов и токов осуществляется через создаваемые ими в пр-ве электрич. и магн. поля, введя т. о.

сами эти поля как реальные физ. объекты. Он исходил из концепции близкодействия, отрицая распространённую в то время концепцию дальнодействия, согласно к-рой тела действуют друг на друга через пустоту. При этом Фарадей ввёл также понятие о силовых линиях как механич. натяжениях в гипотетич. среде — эфире. Идеи Фарадея о реальности эл.-магн.

поля не сразу получили признание. Первая матем. формулировка законов эл.-магн. индукции была дана нем. физиком Ф. Нейманом в 1845. Им же были введены важные понятия само- и взаимоиндукции токов. Значение этих понятий полностью раскрылось, когда англ. физик У. Томсон (лорд Кельвин) развил теорию электрич.

колебаний в контуре, состоящем из конденсатора — электроёмкости — и катушки — индуктивности (1853).

Большое значение для развития Э. имело создание новых приборов и методов измерения, а также единая система электрич. и магн. единиц измерений, созданная Гауссом и нем. физиком В. Вебером (см. ГАУССА СИСТЕМА ЕДИНИЦ). В 1846 Вебер указал на связь силы тока с плотностью электрич. зарядов в проводнике и скоростью их упорядоч. перемещения.

Он установил также закон вз-ствия движущихся точечных зарядов, который содержал новую универсальную электродинамич. постоянную, представляющую собой отношение электростатич. и эл.-магн. единиц заряда и имеющую размерность скорости. При эксперим. определении этой постоянной (Вебер и Ф. Кольрауш, Германия, 1856) было получено значение, близкое к скорости света; это явилось определ.

указанием на связь эл.-магн. явлений с оптическими.

В 1861—73 Э. получила своё развитие и завершение в работах Дж. Максвелла. Опираясь на эмпирич. законы эл.-магн. явлений и введя гипотезу о порождении магн. поля перем. электрич. полем, Максвелл сформулировал фундам. ур-ния классич. Э., названные его именем.

При этом он, подобно Фарадею, рассматривал эл.-магн. явления как нек-рую форму механич. процессов в эфире. Из ур-ний Максвелла вытекало важное следствие — существование эл.-магн. волн, распространяющихся со скоростью света. После экспериментов нем. физика Г.

Герца (1886—89), обнаружившего существование эл.-магн. волн, теория Максвелла получила решающее подтверждение. Вслед за открытием Герца были предприняты попытки установить беспроволочную связь с помощью эл.-магн. волн, завершившиеся созданием радио (А. С. Попов, 1896).

Ур-ния Максвелла легли в основу эл.-магн. теории света.

В кон. 19 — нач. 20 вв. начался новый этап в развитии Э. Исследования электрич. разрядов в газах увенчались открытием англ. физиком Дж. Дж. Томсоном дискретности электрич. зарядов. В 1897 Томсон измерил отношение заряда эл-на к его массе, а в 1898 определил абс. величину заряда эл-на. Голл. физик X.

Лоренц, опираясь на открытие Томсона и молекулярно-кинетич. теорию, заложил основы электронной теории строения в-ва (см. ЛОРЕНЦА — МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ). В классич. электронной теории в-во рассматривается как совокупность электрически заряженных ч-ц, движение к-рых подчинено законам классич. механики.

Ур-ния Максвелла получаются из ур-ний электронной теории статистич. усреднением.

Попытки применения законов классич. Э. к исследованию эл.-магн. процессов в движущихся средах натолкнулись на существ. трудности. Стремясь разрешить их, А. Эйнштейн пришёл (1905) к относительности теории. Эта теория окончательно опровергла идею существования эфира, наделённого механич. св-вами.

После создания теории относительности стало очевидным, что законы Э. не могут быть сведены к законам классич. механики. На малых пространственно-временных промежутках становятся существенными квант. св-ва эл.-магн. поля, не учитываемые классич. Э. Квант. теория эл.-магн.

процессов — квантовая электродинамика — была создана во 2-й четв. 20 в.

С открытием новых фактов и созданием новых теорий значение классич. Э. не уменьшилось, были определены лишь границы её применимости. В этих пределах ур-ния Максвелла и классич.

электронная теория сохраняют силу, являясь фундаментом большинства разделов электротехники, радиотехники, электроники и оптики (исключение составляет квантовая электроника). С помощью ур-ний Максвелла решаются мн. проблемы поведения плазмы в лаб. условиях и в космосе (см.

ПЛАЗМА, УПРАВЛЯЕМЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ СИНТЕЗ, ЗВЁЗДЫ) и мн. др. задачи теор. и прикладного хар-ра.

Источник: Физический энциклопедический словарь на Gufo.me

Источник: https://gufo.me/dict/physics/%D0%AD%D0%9B%D0%95%D0%9A%D0%A2%D0%A0%D0%9E%D0%94%D0%98%D0%9D%D0%90%D0%9C%D0%98%D0%9A%D0%90

ЭЛЕ́КТРОДИНА́МИКА

Явления электродинамики

ЭЛЕ́КТРОДИНА́МИКА клас­си­че­ская, раз­дел фи­зи­ки, изу­чаю­щий элек­тро­маг­нит­ное по­ле, осу­ще­ст­в­ляю­щее элек­тро­маг­нит­ное взаи­мо­дей­ст­вие. За­ко­ны клас­сич. мак­ро­ско­пич. Э.

сфор­му­ли­ро­ва­ны в Мак­свел­ла урав­не­ни­ях, ко­то­рые поз­во­ля­ют оп­ре­де­лять зна­че­ния па­ра­мет­ров элек­тро­маг­нит­но­го по­ля – на­пря­жён­но­сти элек­трич. по­ля E и маг­нит­ной ин­дук­ции B – в ва­куу­ме и мак­ро­ско­пич. те­лах в за­ви­си­мо­сти от рас­пре­де­ле­ния в про­стран­ст­ве элек­трич.

за­ря­дов и то­ков. Взаи­мо­дей­ст­вие не­под­виж­ных элек­трич. за­ря­дов опи­сы­ва­ет­ся урав­не­ния­ми элек­тро­ста­ти­ки, ко­то­рые яв­ля­ют­ся след­ст­вия­ми урав­не­ний Мак­свел­ла. Мик­ро­ско­пич. элек­тро­маг­нит­ное по­ле, соз­да­вае­мое отд. за­ря­жен­ны­ми час­ти­ца­ми, в клас­сич. Э.

оп­ре­де­ля­ет­ся Ло­рен­ца – Мак­свел­ла урав­не­ния­ми, ко­то­рые ле­жат в ос­но­ве клас­сич. ста­ти­стич. тео­рии элек­тро­маг­нит­ных про­цес­сов в мак­ро­ско­пич. те­лах; ус­ред­не­ние этих урав­не­ний при­во­дит к урав­не­ни­ям Мак­свел­ла.

За­ко­ны клас­сич. Э. не­при­ме­ни­мы при боль­ших час­то­тах (ма­лых дли­нах) элек­тро­маг­нит­ных волн, т. е. для про­цес­сов, про­те­каю­щих на ма­лых про­стран­ст­вен­но-вре­менны́х ин­тер­ва­лах. В этом слу­чае спра­вед­ли­вы за­ко­ны кван­то­вой элек­тро­ди­на­ми­ки.

Историческая справка

Про­стей­шие элек­трич. и маг­нит­ные яв­ле­ния бы­ли из­вест­ны ещё в древ­ние вре­ме­на. Од­на­ко толь­ко в 1600 У. Гиль­берт впер­вые раз­гра­ни­чил элек­трич. и маг­нит­ные яв­ле­ния; от­крыл су­ще­ст­во­ва­ние и не­от­де­ли­мость маг­нит­ных по­лю­сов друг от дру­га, ус­та­но­вил, что зем­ной шар яв­ля­ет­ся ги­гант­ским маг­ни­том. В 17 – 1-й пол. 18 вв.

бы­ли по­строе­ны пер­вые элек­тро­ста­тич. ма­ши­ны, ус­та­нов­ле­но су­ще­ст­во­ва­ние элек­трич. за­ря­дов двух ти­пов, об­на­ру­же­на элек­тро­про­вод­ность ме­тал­лов. В 1745 изо­бре­тён кон­ден­са­тор (лей­ден­ская бан­ка). В 1747–53 Б. Франк­лин соз­дал пер­вую по­сле­до­ва­тель­ную тео­рию элек­трич. яв­ле­ний, окон­ча­тель­но ус­та­но­вил элек­трич.

при­ро­ду мол­нии и изо­брёл мол­ние­от­вод.

Во 2-й пол. 18 в. на­ча­лось ко­ли­че­ст­вен­ное изу­че­ние элек­трич. яв­ле­ний. По­яви­лись пер­вые из­ме­рит. при­бо­ры – элек­тро­ско­пы, элек­тро­мет­ры. Г. Ка­вен­диш (1772) и Ш. Ку­лон (1785) экс­пе­ри­мен­таль­но ус­та­но­ви­ли за­кон взаи­мо­дей­ст­вия не­под­виж­ных то­чеч­ных элек­трич. за­ря­дов – Ку­ло­на за­кон.

Сле­дую­щий этап в раз­ви­тии Э. свя­зан с от­кры­ти­ем в кон. 18 в. Л. Галь­ва­ни «жи­вот­но­го элек­три­че­ст­ва» и с ра­бо­та­ми А. Воль­ты, ко­то­рый изо­брёл пер­вый ис­точ­ник элек­трич. то­ка – галь­ва­нич. эле­мент (1800), с по­мо­щью ко­то­ро­го ста­ло воз­мож­ным соз­да­вать элек­трич.

ток в те­че­ние дли­тель­но­го вре­ме­ни. В 1807 Г. Дэ­ви осу­ще­ст­вил элек­тро­лиз. В 1826 Г. Ом ус­та­но­вил за­ви­си­мость элек­трич. то­ка от на­пря­же­ния в це­пи (Ома за­кон), а в 1830 К. Га­усс сфор­му­ли­ро­вал осн. тео­ре­му элек­тро­ста­ти­ки – Га­ус­са тео­ре­му. В 1841–42 Дж. П. Джо­уль и Э. X.

Ленц ус­та­но­ви­ли Джо­уля – Лен­ца за­кон.

В 1820 Х. Эр­стед об­на­ру­жил дей­ст­вие элек­трич. то­ка на маг­нит­ную стрел­ку, что оз­на­ча­ло взаи­мо­связь ме­ж­ду элек­трич. и маг­нит­ны­ми яв­ле­ния­ми. В том же го­ду А. М. Ам­пер ус­та­но­вил за­кон взаи­мо­дей­ст­вия элек­трич.

то­ков (Ам­пе­ра за­кон); он по­ка­зал так­же, что свой­ст­ва на­маг­ни­чен­ных тел мо­гут быть объ­яс­не­ны цир­ку­ля­ци­ей в их мо­ле­ку­лах по­сто­ян­ных элек­трич. то­ков (мо­ле­ку­ляр­ных то­ков), т. е. все маг­нит­ные яв­ле­ния он свёл к взаи­мо­дей­ст­вию то­ков, счи­тая, что маг­нит­ные за­ря­ды не су­ще­ст­ву­ют.

С от­кры­тия­ми Эр­сте­да и Ам­пе­ра свя­зы­ва­ют ро­ж­де­ние Э. как нау­ки.

В 1831 М. Фа­ра­дей от­крыл яв­ле­ние элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции, что по­ло­жи­ло на­ча­ло раз­ви­тию элек­тро­тех­ни­ки; в 1833–34 ус­та­но­вил за­ко­ны элек­тро­ли­за; пы­та­ясь до­ка­зать взаи­мо­связь элек­трич.

и маг­нит­ных яв­ле­ний с оп­ти­че­ски­ми, он от­крыл по­ля­ри­за­цию ди­элек­три­ков (1837), яв­ле­ния па­ра­маг­не­тиз­ма и диа­маг­не­тиз­ма (1845), маг­нит­ное вра­ще­ние плос­ко­сти по­ля­ри­за­ции све­та (Фа­ра­дея эф­фект, 1845).

Фа­ра­дей пред­по­ло­жил, что на­блю­дае­мое взаи­модей­ст­вие элек­трич. за­ря­дов и то­ков осу­ще­ст­в­ля­ет­ся че­рез соз­да­вае­мые ими в про­стран­ст­ве элек­трич. и маг­нит­ное по­ля. Ма­те­ма­тич. фор­му­ли­ров­ка за­ко­нов элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции бы­ла да­на Ф.

 Ней­ма­ном в 1845, кро­ме то­го, он ввёл по­ня­тия са­мо­ин­дук­ции и взаи­мо­ин­дук­ции. У. Том­сон (лорд Кель­вин) раз­вил тео­рию элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний в кон­ту­ре (1853).

Боль­шое зна­че­ние для раз­ви­тия Э. име­ло соз­да­ние но­вых при­бо­ров и ме­то­дов из­ме­ре­ния, а так­же еди­ной сис­те­мы элек­трич. и маг­нит­ных еди­ниц из­ме­ре­ний – Га­ус­са сис­те­мы еди­ниц. В 1846 В.

 Ве­бер ука­зал на связь си­лы то­ка с плот­но­стью элек­трич.

за­ря­дов в про­вод­ни­ке и ско­ро­стью их упо­ря­до­чен­но­го пе­ре­ме­ще­ния; ус­та­но­вил за­кон взаи­мо­дей­ст­вия дви­жу­щих­ся то­чеч­ных за­ря­дов, ко­то­рый со­дер­жал но­вую уни­вер­саль­ную элек­тро­ди­на­мич.

по­сто­ян­ную, пред­став­ляю­щую со­бой от­но­ше­ние элек­тро­ста­тич. и элек­тро­маг­нит­ной еди­ниц за­ря­да и имею­щую раз­мер­ность ско­ро­сти. В 1856 по­лу­че­но экс­пе­рим. зна­че­ние этой по­сто­ян­ной, близ­кое к ско­ро­сти све­та, что ука­за­ло на взаи­мо­связь элек­тро­маг­нит­ных и оп­тич. яв­ле­ний.

В 1861–73 Дж. Мак­свелл, опи­ра­ясь на эм­пи­рич. за­ко­ны элек­тро­маг­нит­ных яв­ле­ний и вве­дя ги­по­те­зу о по­ро­ж­де­нии маг­нит­но­го по­ля пе­ре­мен­ным элек­трич. по­лем, сфор­му­ли­ро­вал фун­дам. урав­не­ния клас­сич. Э.

, из ко­то­рых вы­те­ка­ло важ­ное след­ст­вие – су­ще­ст­во­ва­ние элек­тро­маг­нит­ных волн, рас­про­стра­няю­щих­ся со ско­ро­стью све­та. Г. Герц (1886–89) экс­пе­ри­мен­таль­но об­на­ру­жил су­ще­ст­во­ва­ние элек­тро­маг­нит­ных волн и тем са­мым под­твер­дил тео­рию Мак­свел­ла. А. С.

По­пов (1896) с по­мо­щью элек­тро­маг­нит­ных волн ус­та­но­вил бес­про­во­лоч­ную связь (ра­дио). Урав­не­ния Мак­свел­ла лег­ли в ос­но­ву элек­тро­маг­нит­ной тео­рии све­та.

В кон. 19 – нач. 20 вв. на­чал­ся но­вый этап в раз­ви­тии Э. Ис­сле­до­ва­ния элек­трич. раз­ря­дов в га­зах при­ве­ли к от­кры­тию Дж. Дж. Том­со­ном дис­крет­но­сти элек­трич. за­ря­дов.

В 1897 Том­сон из­ме­рил от­но­ше­ние за­ря­да элек­тро­на к его мас­се, в 1898 оп­ре­де­лил аб­со­лют­ную ве­ли­чи­ну за­ря­да элек­тро­на. Х. Ло­ренц, опи­ра­ясь на от­кры­тие Том­со­на и мо­ле­ку­ляр­но-ки­не­тич.

тео­рию, за­ло­жил ос­но­вы элек­трон­ной тео­рии строе­ния ве­ще­ст­ва.

По­пыт­ки при­ме­не­ния за­ко­нов клас­сич. Э. к ис­сле­до­ва­нию элек­тро­маг­нит­ных про­цес­сов в дви­жу­щих­ся сре­дах при­ве­ли к соз­да­нию но­во­го раз­де­ла Э. – элек­тро­ди­на­ми­ки дви­жу­щих­ся сред.

На ма­лых про­стран­ст­вен­но-вре­ме­нны́х про­ме­жут­ках ста­но­вят­ся су­ще­ст­вен­ны­ми кван­то­вые свой­ст­ва элек­тро­маг­нит­но­го по­ля, не учи­ты­вае­мые клас­сич. Э., и во 2-й четв. 20 в.

бы­ла соз­да­на кван­то­вая элек­тро­ди­на­ми­ка.

С соз­да­ни­ем но­вых тео­рий зна­че­ние клас­сич. Э. не умень­ши­лось, бы­ли оп­ре­де­ле­ны лишь гра­ни­цы её при­ме­ни­мо­сти. Она яв­ля­ет­ся фун­да­мен­том боль­шин­ст­ва раз­де­лов элек­тро­тех­ни­ки, ра­дио­тех­ни­ки, элек­тро­ни­ки и оп­ти­ки.

Источник: https://bigenc.ru/physics/text/4928856

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Явления электродинамики

Cтраница 1

Электродинамические явления — это электромагнитные взаимодействия между проводниками СЃ токами, РІ результате чего возникают механические силы, действующие РЅР° эти РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєРё. Эти силы принято называть электродинамическими силами.  [1]

Электродинамические явления проявляются РІ электрических аппаратах РІ различных видах.  [3]

Электродинамические явления РІ жидкостях описываются уравнениями Максвелла.  [4]

Классическое описание оптических Рё вообще электродинамических явлений осуществляется РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ уравнений Максвелла, РІ которых влияние среды учитывается РІ определенных материальных соотношениях.  [5]

Но сведены ли таким образом электродинамические явления к механическим.

Нисколько, ибо вектор V, которым мы пользовались, не представляет величины механической.

Невозможно также вообще истолковать v механически, например v как перемещение, v как скорость, curl v как вращение.  [6]

В теории Максвелла под именем электрического тока объединены четыре группы электродинамических явлений, эквивалентных друг другу с точки зрения возникновения магнитного поля.

Вторую форму тока, открытую ( вернее, теоретически предугаданную) Фарадеем Рё Максвеллом, составляет ток смещения, который имеет место тогда, РєРѕРіРґР° РІ вакууме или РІ диэлектрике изменяется напряженность электрического поля. Р’ диэлектрике ток смещения представляет СЃРѕР±РѕР№ распространяющийся импульс поляризации среды, ориентирующий элементарные диполи РІ направлении силовых линий.  [7]

В теории Максуэла под именем электрического тока объединены четыре группы электродинамических явлений, эквивалентных друг другу с точки зрения возникновения магнитного поля.

Вторую форму тока, открытую ( вернее теоретически предугаданную) Максуэлом, составляет так называемый ток смещения, который имеет место тогда, РєРѕРіРґР° РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ нарушением статического равновесия изменяется степень поляризации среды. РџРѕ существу ток смещения представляет СЃРѕР±РѕР№ распространяющийся импульс поляризации среды, ориентирующий элементарные диполи РІ направлении силовых линий.  [8]

Р’РѕРїСЂРѕСЃ Рѕ том, стремился ли сам Максвелл дать строгую теорию электродинамических явлений, целиком опирающуюся РЅР° механическое объяснение электричества Рё магнетизма, отнюдь РЅРµ решается однозначно.  [9]

Частоту СЃРѕСЂ обычно называют плазменной, так как выражение (14.27) используется для описания электродинамических явлений РІ плазме.  [10]

Замечательный голландский физик Хендрик Антон Лоренц РІ 1904 РіРѕРґСѓ убедился, что таким свойством обладают Рё электродинамические явления, причем РЅРµ только для медленно движущихся тел, РЅРѕ Рё для тел, движущихся СЃРѕ скоростью, близкой Рє скорости света. РџСЂРё этом выяснилось, что скорость заряженных тел РЅРµ может превысить скорости света.  [11]

Однако и здесь имеется различие в форме функций по сравнению с функциями для весомых масс.

Для электродинамических явлений скорости электричества РІС…РѕРґСЏС‚ РІ функцию второй степени, коэффициенты которой, однако, даже РїСЂРё переходе Рє прямоугольным координатам РЅРµ делаются постоянными РІ отличие РѕС‚ того, что имеет место для масс РІ выражении кинетической энергии весомых систем. Наконец, коль СЃРєРѕСЂРѕ РІ действие вступают постоянные магниты, появляются линейные функции скоростей.  [12]

Приложим, наконец, принцип наименьшего действия к одному специальному случаю из области электродинамики, а именно к электродинамическим явлениям в покоящемся однородном непроводнике, например в пустоте.

Этот вывод мало чем отличается от только что приведенного.

Единственным отличием будет то, что РІ электродинамике зависимость потенциальной энергии U РѕС‚ обобщенных координат v несколько иная, чем для СѓРїСЂСѓРіРѕР№ среды.  [13]

Уравнения (4.4), ( 4.4 a) — ( 4 4РІ) представляют СЃРѕР±РѕР№ РѕСЃРЅРѕРІРЅСѓСЋ раму, РІ которую вписываются РІСЃРµ электродинамические явления.

Наша рама оказывается слишком широкой; мы должны ее ограничить, чтобы суметь разглядеть в ней связную электродинамическую картину.

С этой целью необходимо привлечь материальные электромагнитные константы.

РњС‹ рассмотрим РёС… РІ такой последовательности: проводимость, диэлектрическая проницаемость, магнитная проницаемость.  [14]

Если аккреция вещества РЅР° черную дыру сопровождается появлением некоторого регулярного магнитного поля, то вращающаяся черная дыра приобретает электрический заряд Рё возможны электродинамические явления, связанные СЃ выбросом частиц. Р’ рамках подобных моделей можно связать некоторые известные РІ астрофизике явления выброса вещества СЃ освобождением энергии вращения черных дыр.  [15]

Страницы:      1    2    3

Источник: https://www.ngpedia.ru/id626564p1.html

Электричество — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Явления электродинамики
Взаимодействие неподвижных электрических зарядов осуществляется посредством электростатического поля. Движущиеся заряды (электрический ток) наряду с электрическим полем возбуждают и магнитное поле, то есть порождают электромагнитное поле, посредством которого осуществляются электромагнитные взаимодействия.

Таким образом, электричество неразрывно связано с магнетизмом. Электромагнитные явления описываются классической электродинамикой, в основе которой лежат уравнения Максвелла.

Простейшие электрические и магнитные явления известны с глубокой древности.

Близ города Магнесия в Малой Азии были найдены удивительные камни (по месту нахождения их назвали магнитными, или магнитами), которые притягивали железо. Кроме того, древние греки обнаружили, что кусочек янтаря (греч. elektron, электрон), потертый о шерсть, мог поднять маленькие клочки папируса.

Именно словам «магнит» и «электрон» обязаны своим происхождением термины «магнетизм», «электричество» и производные от них.

Классическая теория электричества охватывает огромную совокупность электромагнитных процессов. Среди четырех типов взаимодействий — электромагнитных, гравитационных, сильных (ядерных) и слабых, существующих в природе, электромагнитные взаимодействия занимают первое место по широте и разнообразию проявлений.

В повседневной жизни, за исключением притяжения к Земле и приливов в океане, человек встречается в основном только с проявлениями электромагнитных сил. В частности, упругая сила пара имеет электромагнитную природу.

Поэтому смена «века пара» «веком электричества» означала лишь смену эпохи, когда не умели управлять электромагнитными силами, на эпоху, когда научились распоряжаться этими силами по своему усмотрению.

Трудно даже перечислить все проявления электрических (точнее, электромагнитных) сил. Они определяют устойчивость атомов, объединяют атомы в молекулы, обусловливают взаимодействие между атомами и молекулами, приводящее к образованию конденсированных (жидких и твердых) тел. Все виды сил упругости и трения также имеют электромагнитную природу.

Велика роль электрических сил в ядре атома. В ядерном реакторе и при взрыве атомной бомбы именно эти силы разгоняют осколки ядер и приводят к выделению огромной энергии. Наконец, взаимодействие между телами осуществляется посредством электромагнитных волн — света, радиоволн, теплового излучения и др.

Электромагнитные силы не универсальны. Они действуют лишь между электрически заряженными частицами. Тем не менее они определяют структуру материи и физические процессы в широком пространственном интервале масштабов — от 10-13 до 107 см (на меньших расстояниях определяющими становятся ядерные взаимодействия, а на больших — нужно учитывать и гравитационные силы).

причина в том, что вещество построено из электрически заряженных частиц — отрицательных — электронов и положительных атомных ядер.

Именно существование зарядов двух знаков — положительных и отрицательных — обеспечивает действие как сил притяжения между разноименными зарядами, так и сил отталкивания между одноименными, и эти силы очень велики по сравнению с гравитационными.

С увеличением расстояния между заряженными частицами электромагнитные силы медленно (обратно пропорционально квадрату расстояния) убывают, подобно гравитационным силам.

Но заряженные частицы образуют нейтральные системы — атомы и молекулы, силы взаимодействия между которыми проявляются лишь на очень малых расстояниях.

Существенен также сложный характер электромагнитных взаимодействий: они зависят не только от расстояний между заряженными частицами, но и от их скоростей и даже ускорений.

Широкое практическое использование электрических явлений началось лишь во второй половине 19 в., после создания Дж. К. Максвелломклассической электродинамики. Изобретение радио А. С. Поповым и Г. Маркони — одно из важнейших применений принципов новой теории.

Впервые в истории человечества научные исследования предшествовали техническим применениям.

Если паровая машина была построена задолго до создания теории теплоты (термодинамики), то сконструировать электродвигатель или осуществить радиосвязь оказалось возможным только после открытия и изучения законов электродинамики.

Широкое применение электричества связано с тем, что электрическую энергию легко передавать по проводам на большие расстояния и, главное, преобразовывать с помощью сравнительно несложных устройств в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию излучения и т. д.

Законы электродинамики лежат в основе всей электротехники и радиотехники, включая телевидение, видеозапись и почти все средства связи. Теория электричества составляет фундамент таких актуальных направлений современной науки, как физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций, лазерная оптика, магнитная гидродинамика, астрофизика, конструирование вычислительных машин, ускорителей элементарных частиц и др.

Бесчисленные практические применения электромагнитных явлений преобразовали жизнь людей на земном шаре. Человечество создало вокруг себя «электрическую среду» — с повсеместной электрической лампочкой и штепсельной розеткой почти на каждой стене.

С прогрессом науки значение классического учения об электричестве не уменьшилось. Были определены лишь границы применения классической электродинамики. Эти границы устанавливаются квантовой теорией. Классическая электродинамика успешно описывает поведение электромагнитного поля при достаточно медленных колебаниях этого поля. Чем больше частота колебаний, тем отчетливее обнаруживаются квантовые (корпускулярные) свойства электромагнитного поля.

  • Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля: Пер. с англ. М., 1952.
  • Кудрявцев П. С. История физики. М., 1956.
  • Льоцци М. История физики: Пер. с итал. М., 1970.
  • Тамм И. Е. Основы теории электричества. 10 изд. М., 1989.
  • Кабисов К. С. Электричество и магнетизм. — М.: Изд-во МГОУ, 2006.
  • Бодин А. П. Электричество в вашем доме: справочник. — М.: Энергосервис, 2004.
  • Калашников С. Г. Электричество. — М.: Физматлит, 2004.
  • Манойлов В. Е. Электричество и человек. — М.: Мир: Хайдерабад Вишалаандхра паблишинг Хаус, 1989.
  • Стребков Д. С. Резонансные методы передачи электрической энергии. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004.

Источник: https://megabook.ru/article/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

Явления электродинамики

Явления электродинамики

Определение 1

Явлениями электродинамики называют различные электромагнитные взаимодействия, которые происходят между проводниками и токами, окружающими их.

В результате подобного взаимодействия возникают такие механические силы, которые способны сообщать свою энергию проводникам. Подобные силы называют электродинамическими силами.

Теория Максвелла

Электродинамические явления широко описываются в теории ученого Максвелла, которая была сформулирована около двух веков назад. Эти явления обычно могут протекать в различных видах и разных электрических приборах. Для явления электродинамики в жидкостях активно используют уравнения Максвелла.

В этих теоретических физических моделях идет классическое описание любых электродинамических явлений. В них учитывается влияние внешней среды в определенных материальных пропорциях. Однако эти явления не сведены только к механическим.

Механическим образом нельзя истолковать ряд основополагающих величин, в том числе скорость, вращение, перемещение и другие.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Согласно представленной теории Максвелла в понятие электрического тока включены несколько групп электродинамических явлений.

Все они эквивалентны друг относительно друга, если брать во внимание возникновение самого магнитного поля. Предугаданная вторая форма тока составляет ток смещения.

Он появляется в тот момент, когда нарушается статическое равновесие и происходит изменение степени поляризации среды.

Определение 2

Ток смещения – импульс, который распространяется во все стороны в направлении силовых линий.

Сегодня нельзя установить, было ли стремление у самого Максвелла создать наиболее точную и строгую теорию явлений электродинамики, которая полностью опиралась бы на механическое происхождение магнетизма и электричества. До сих пор на этот вопрос не получен однозначный ответ.

Исследования Ампера

Весомый вклад в изучение электродинамических явлений внес Андре Ампер, который сформулировал понятие физических явлений и провел целый ряд подтверждающих его гипотезу исследований.

Ученый оказался в числе первых, кто изучил магнитное взаимодействие токов и на основе этих изысканий разработал математические основы электродинамики. Максвелл в свое время разносторонне поддержал научную работу Ампера, что вышла в 1827 году.

Она устанавливала основные понятия теории электродинамических явлений.

Принцип наименьшего действия

В настоящее время сформировался наиболее приемлемый вариант закона от электродинамики, который получил название принципа наименьшего действия. Он предполагает современный подход к конечной цели электродинамических явлений в его физических исследованиях. Значение принципа распространяется на:

  • механические явления;
  • термические явления;
  • электродинамические явления.

Например, электроизоляционные материалы отличаются наименьшей удельной проводимостью. Определяемая разница в количестве между проводимостью различных диэлектриков очень большая. Это создает причину качественной разницы между ними.

Поэтому в диэлектриках преобладает совсем не электродинамические явления, а иные. Речь, прежде всего, идет об электростатических явлениях, где существует взаимодействие огромного числа ионов и электронов.

Их определяют в качестве свободных зарядов, которые участвуют в создании электрического поля.

Из этого складывается общая теория аппаратов, которая состоит из ряда других разделов:

  • теории теплопереноса;
  • теории массопереноса;
  • теории электрических контактов;
  • теории электромагнитных явлений;
  • теории электродинамических явлений.

Подобный стиль Максвелла и Ампера называется ньютоновским, так как его образцом является небесная механика Исаака Ньютона.

Принято отмечать его высокую жизнеспособность, так как электродинамические явления начали изучать в вакууме и в веществе.

По теории Максвелла полярная противоположность между субъектом и объектом самостоятельна и очевидна, поскольку весь процесс изучения электродинамических явлений можно считать детерминистическим.

Теоретические и статистические модели

Для изучения явлений электродинамики применяются различные модели, в том числе:

  • теоретические модели;
  • статистические модели.

Если необходимо исследователям установить соотношение между различными величинами, которые характеризуют подобные явления, то активно применяются математические методы. Все соотношения данного явления выражены в форме однозначной математической модели.

Если брать во внимание известные законы Ньютона, где описываются правила механики, то вся совокупность описанных законов классической механики представляет собой общность различных механических явлений.

Для электродинамических явлений существует своя математическая модель, сформированная Максвеллом и выраженная в уравнениях.

Также для объяснения явлений электродинамики применяются и иные теории. В том числе их удалось сформулировать в образе специальной теории относительности.

В ней затрагивается механическое движение источников тока и заряда. Также подобная теория делает упор на особенности распространения света в пространстве.

Неудивительно, что на основе этой теории сложились основные понятия о свойствах электромагнитных полей.

Однако электродинамические явления охватывают гораздо больше, чем теория относительности. Специалисты изучают вместе с ними проблемы, которые формируют подобные поля. Они играют большую роль и воспринимаются как основа источников. Также существуют для исследователей и обратные задачи.

В них интерес представляет поведение заряженных частиц, которые взаимодействуют под действием различных электромагнитных полей. Источниками новых электромагнитных полей в этом случае становятся эти частицы, что находятся в постоянном движении.

Они способны создать токи и заряды, что предполагает дальнейшее развитие по созданию полей.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektrodinamika/yavleniya_elektrodinamiki/

Booksm
Добавить комментарий