|
разделены, они находятся в одном объеме. Поэтому Максвелл ввел
понятие общего тока, равного сумме токов проводимости (а также
токов конвекции) и смещения.
Введя понятие тока смещения и полного тока, Максвелл подошел к
рассмотрению замкнутости цепей переменного тока по-новому. Общий
ток в них всегда замкнут, то есть на концах проводника обрезается
только ток проводимости , а в диэлектрике (вакууме) между концами
проводника возникает ток смещения, который замыкает ток
проводимости.
Уравнение Максвелла для электромагнитного
поля
Введение Максвеллом концепции тока смещения привело его к
завершению единой макроскопической теории электромагнитного поля,
которую он создал, что позволило с единой точки зрения объяснить не
только электрические и магнитные явления, но и предсказывать новые,
существование которых было позже подтверждено.
Это уравнение показывает, что источником электрического поля могут
быть не только электрические заряды, но и изменяющиеся во времени
магнитные поля.
Это уравнение показывает, что магнитные поля могут быть возбуждены
либо движущимися зарядами (электрическими токами), либо
переменными электрическими полями.
Из уравнения Максвелла следует, что источниками электрического
поля могут быть либо электрические заряды, либо магнитные поля,
которые меняются во времени, а магнитные поля могут быть
возбуждены либо движущимися электрическими зарядами
(электрическими токами), либо переменными электрическими полями.
Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрических и
магнитных полей. Это связано с тем, что в природе существуют
электрические заряды, но нет магнитных зарядов.
В этом случае электрические и магнитные поля не зависят друг от
друга, что позволяет отдельно изучать постоянные электрические и
магнитные поля.
Если заряды и токи непрерывно распределены в пространстве, то обе
формы уравнений Максвелла, интегральная и дифференциальная,
эквивалентны. Однако, когда существуют поверхности разрыва
поверхности, на которых свойства среды или полей резко изменяются,
интегральная форма уравнений является более общей.
Уравнения Максвелла являются наиболее общими уравнениями для
электрических и магнитных полей в покоящихся средах. Они играют ту
же роль в теории электромагнетизма, что и законы Ньютона в
механике. Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное
поле всегда связано с генерируемым им электрическим полем, а
переменное электрическое поле всегда связано с генерируемым им
магнитным полем, то есть электрическое и магнитное поля неразрывно
связаны с каждым другие они образуют единое электромагнитное
поле.
Теория Максвелла является макроскопической, поскольку она
рассматривает электрические и магнитные поля, созданные
макроскопическими зарядами и токами. Поэтому эта теория не смогла
раскрыть внутренний механизм явлений, которые происходят в
окружающей среде и приводят к возникновению электрических и
магнитных полей. Дальнейшим развитием теории Максвелла об
электромагнитном поле была электронная теория Лоренца, а теория
Максвелла-Лоренца получила дальнейшее развитие в квантовой
физике.
Теория Максвелла, являясь обобщением основных законов
электрических и магнитных явлений, смогла объяснить не только уже
известные экспериментальные факты, что также является важным
следствием этого, но и предсказала новые явления. Одним из важных
выводов этой теории было существование магнитного поля токов
смещения, существование электромагнитных волн переменного
электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве с
конечной скоростью. Позднее было доказано, что скорость
распространения в вакууме свободного электромагнитного поля (не
связанного токами) равна скорости света c=3·108 м/с. Этот вывод и
теоретическое исследование свойств электромагнитных волн привели
Максвелла к созданию электромагнитной теории света, согласно
которой свет также является электромагнитными волнами.
Электромагнитные волны были экспериментально получены Г. Герцем
(1857 1894), который доказал, что законы их возбуждения и
распространения полностью описываются уравнениями Максвелла.
Таким образом, теория Максвелла получила блестящее
экспериментальное подтверждение.
Do'stlaringiz bilan baham: |
