Слайд 2Электромагнитная теория
Исследования Майкла Фарадея продолжил его соотечественник Джеймс Клерк Максвелл.
Переложив
![Электромагнитная теория Исследования Майкла Фарадея продолжил его соотечественник Джеймс Клерк Максвелл. Переложив](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-1.jpg)
на язык высшей математики все известные к тому времени факты об электрических и магнитных явлениях, Максвелл
обнаружил, что полученная
им система уравнений имеет только
«нулевое» решение, соответствующее
отсутствию электрических зарядов и
полей - электрического и магнитного.
Слайд 3Электромагнитная теория
Тогда Максвелл предположил, что магнитное поле создается также переменным электрическим
![Электромагнитная теория Тогда Максвелл предположил, что магнитное поле создается также переменным электрическим](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-2.jpg)
полем. И в результате он получил систему уравнений, которая правильно описывала все известные электромагнитные явления.
Эти уравнения называют сегодня уравнениями Максвелла. Они играют в электромагнетизме такую же ключевую роль, какую законы Ньютона играют в механике.
Объединив электрическое и магнитное поля в общую систему уравнений, Максвелл ввел понятие единого электромагнитного поля.
Слайд 4Основные положения теории Максвелла
![Основные положения теории Максвелла](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-3.jpg)
Слайд 5Предсказание Максвелла
Из теории Максвелла следовало предсказание, чрезвычайно взволновавшее ученого. Именно оно
![Предсказание Максвелла Из теории Максвелла следовало предсказание, чрезвычайно взволновавшее ученого. Именно оно](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-4.jpg)
и стало главным следствием его теории:
- переменные электрическое и магнитное поля могут отделиться от электрических зарядов и пуститься в «самостоятельное плавание» в виде электромагнитных волн -распространяющихся в пространстве возмущений электромагнитного поля.
Существование электромагнитных волн и было главным предсказанием теории Максвелла.
Слайд 6Предсказание Максвелла
Он смог даже теоретически вычислить скорость распространения этих волн, использовав только
![Предсказание Максвелла Он смог даже теоретически вычислить скорость распространения этих волн, использовав](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-5.jpg)
экспериментальные данные о взаимодействии электрических зарядов и электрических токов. Полученный «на кончике пера» результат поразил ученого: скорость электромагнитных волн совпала с уже измеренной к тому времени скоростью света!
Удивление ученого и его волнение были связаны с тем, что до той поры световые явления никак не связывали с электрическими и магнитными.
Однако любая - даже самая красивая - научная теория требует подтверждения на эксперименте. А подтвердить существование электромагнитных волн на опыте долгое время не удавалось.
Слайд 7
Подтверждение на опыте существования электромагнитных волн
Сторонниками теории Максвелла были в основном английские
![Подтверждение на опыте существования электромагнитных волн Сторонниками теории Максвелла были в основном](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-6.jpg)
физики (может быть, отчасти потому, что сам Максвелл был англичанином).
Немецкие же физики придерживались теории, согласно которой электрические и магнитные явления обусловлены действием на расстоянии (дальнодействием).
И немецкий физик Генрих Герц решил поставить опыт с целью опровергнуть теорию Максвелла.
Слайд 8В узком промежутке незамкнутого контура с помощью высокого напряжения возбуждалась искра (см.
![В узком промежутке незамкнутого контура с помощью высокого напряжения возбуждалась искра (см.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-7.jpg)
рис. ).
Если бы электромагнитные волны существовали, они должны были бы, распространившись в пространстве, «зажечь» искру во втором контуре, не соединенном с первым.
Герц предполагал, что искры во втором контуре не будет. Но опыт показывал, что искра во втором контуре неизменно следует за искрой в первом!
А это означало, что
электромагнитные волны
действительно существуют.
.
Слайд 9Распространение э.м. волн
Максвелл считал, что электромагнитные волны распространяются в некоторой среде. Существование
![Распространение э.м. волн Максвелл считал, что электромагнитные волны распространяются в некоторой среде.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-8.jpg)
такой «светоносной» среды, которую назвали эфиром, предполагали и многие последователи Максвелла.
В конце 19-го века были поставлены исключительно точные эксперименты для обнаружения так называемого «эфирного ветра», обусловленного движением Земли относительно эфира. Однако никаких следов «эфирного ветра» обнаружить не удалось.
В начале 20-го века выдающийся физик Альберт Эйнштейн создал специальную теорию относительности, которая убедительно объяснила все электромагнитные явления, не требуя существования эфира. Согласно теории относительности электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме. Причем в вакууме скорость электромагнитных волн наибольшая - около 300 000 км/с.
Слайд 10Чем излучаются э.м. волны?
Как следует из теории Максвелла и подтверждается опытом, электромагнитные
![Чем излучаются э.м. волны? Как следует из теории Максвелла и подтверждается опытом,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-9.jpg)
волны излучаются ускоренно движущимися заряженными частицами.
Например, колебания электронов в Солнце и звездах рождают электромагнитные волны, которые, пройдя огромные расстояния, действуют на электроны в атомах наших глаз.
Если заряженная частица совершает колебания, то излучаемые этой частицей электромагнитные волны имеют частоту, равную частоте колебаний частицы.
Слайд 11Направление электрического и магнитного полей в электромагнитной волне.
Если заряженная частица, являющаяся источником
![Направление электрического и магнитного полей в электромагнитной волне. Если заряженная частица, являющаяся](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/900763/slide-10.jpg)
электромагнитных волн, совершает гармонические колебания, то на большом расстоянии от нее электрическое и магнитное поля представляют собой гармонические волны.
На рис. схематически изображена «мгновенная фотография» электромагнитной волны, то есть зависимость от координат В каждой точке пространства, сквозь которое движется электромагнитная волна, модуль напряженности электрического поля прямо пропорционален модулю индукции магнитного поля, а направлены эти векторы под прямым углом друг к другу.
Гребни электромагнитной волны перемещаются в пространстве со скоростью света С