Представления о поле затем развиваются
при рассмотрении магнитного
взаимодействия (демонстрации 3.5—3.8), для описания которого вводятся понятия
вектора магнитной индукции и линий магнитной индукции, позволяющих наглядно
изображать пространственную структуру магнитных полей (демонстрации 3.5, 3.6, 3.10).
После рассмотрения статических электрических и магнитных полей изучаются
электродинамические явления (демонстрации 3.13, 3.19). В отличие от сложившегося
порядка изложения этого раздела школьной физики, соответствующего исторической
последовательности
физических открытий, в пособии сначала изучается явление
возникновения магнитного поля при изменении электрического поля со временем,
которое
можно
назвать
магнитоэлектрической
индукцией,
а затем
явление
электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.
Изучение
магнитоэлектрической
индукции
предваряется
демонстрацией
и обсуждением опыта (демонстрация 3.19), с помощью которого доступными для
школьного кабинета средствами можно показать появление магнитного поля при
изменении электрического поля.
Это позволяет ввести понятие тока смещения, представляющего изменение
со временем электрического поля, при котором в пространстве
появляется магнитное
поле, подобное магнитному полю около проводника с током.
Опыты Фарадея показали, что не только переменное электрическое поле вызывает
появление магнитного поля, но и переменное магнитное поле вызывает появление
электрического поля. В этом состоит открытие электромагнитной индукции, сделанное
Фарадеем в 1831 г. Явления магнитоэлектрической и электромагнитной индукции
составляют основу электродинамики.
Анализ уравнений, описывающих в совокупности
электромагнитные явления, позволил Максвеллу прийти к заключению о возможности
существования электромагнитного поля независимо от вещества в виде электромагнитных
волн. Теоретическое предсказание Максвелла экспериментально подтвердил немецкий
физик Г. Герц в 1888 г. В дальнейшем было установлено, что электромагнитные волны,
так же как и вещество, могут переносить энергию, обладают
импульсом и моментом
импульса. Совокупность электромагнитных волн различных частот образует шкалу
электромагнитных волн. В зависимости от особенностей получения и обнаружения
электромагнитных волн шкала делится на различные диапазоны. Свет на этой шкале
занимает узкий участок между длинами волн, равными 0,4 мкм и 0,8 мкм (демонстрация
2.21).
После изучения особенностей свойств электромагнитных волн различных диапазонов
рассматривается строение вещества с точки зрения электронной теории, основой которой
является взаимодействие частиц, обладающих электрическим зарядом.
После теоретических работ Дж. Максвелла и экспериментальных исследований
Г. Герца стало ясно, что в природе, кроме вещества, существует
электромагнитное поле,
способное взаимодействовать с веществом и обладающее, как и вещество, энергией
и импульсом. Было показано, что электромагнитное поле может существовать
в пространстве и времени независимо от вещества, распространяясь в виде волн.
Оказалось, что скорость распространения этих волн равна скорости света. Это дало
основание
утверждать, что свет представляет собой электромагнитные волны
с определенной частотой колебаний.
Уравнения Максвелла в сжатой форме описали свойства электромагнитного поля и его
взаимодействие с веществом. Было установлено, что электромагнитное поле является
совокупностью электрического и магнитного полей, способных существовать независимо
от вещества. Была открыта новая характеристика вещества (электрический заряд),
характеризующая взаимодействие вещества с электромагнитным полем.
Теория Максвелла объединила громадное число электрических, магнитных,
оптических явлений, казавшихся совершенно непохожими друг на друга, ничего
не имеющих
общего друг с другом, в единую область электромагнитных явлений.
Описание этих явлений с помощью теории Максвелла происходило в принципе так же,
как и описание механического движения в механике Ньютона. По заданным начальным
и граничным условиям для поля при определенных значениях зарядов и токов
в пространстве в начальный момент времени определялось состояние поля в любой
последующий момент времени и в любой точке пространства.
При описании взаимодействия между зарядами и токами учитывалась конечная
скорость распространения взаимодействия, равная скорости света. Окружающий мир стал
казаться еще более упорядоченным и открытым для понимания человеком.
В этом мнении убеждали и те открытия, которые привели к созданию промышленных
технологий по использованию энергии электромагнитного поля, новых средств
беспроволочной связи (демонстрации 3.28—3.31).
В результате изучения этого раздела должны
быть сформированы основные
представления электродинамической картины мира:
Do'stlaringiz bilan baham: 
