Bu fəsli öyrənmək nəticəsində tələbə aşağıdakıları etməlidir:

bilmək

• elektromaqnit sahəsi nəzəriyyəsinin empirik və nəzəri əsaslarını;
• elektromaqnit sahəsi nəzəriyyəsinin yaranma tarixini, işıq təzyiqinin və elektromaqnit dalğalarının kəşf tarixini;
• Maksvell tənliklərinin fiziki mahiyyəti (inteqral və diferensial formalarda);
• J. K. Maksvellin tərcümeyi-halının əsas mərhələləri;
• J.K.Maksveldən sonra elektrodinamikanın inkişafının əsas istiqamətləri;
• J.K.Maksvellin molekulyar fizika və termodinamika sahəsində nailiyyətləri;

bacarmaq

• elektrik və maqnetizm nəzəriyyəsinin inkişafında Maksvellin rolunu, Maksvel tənliklərinin fundamental əhəmiyyətini, “Elektrik və maqnitizm haqqında traktat” kitabının elm tarixində yerini, Q.Hertsin və P.N.-nin tarixi təcrübələrini qiymətləndirir. Lebedev;
• elektromaqnetizm sahəsində çalışan aparıcı alimlərin tərcümeyi-hallarını müzakirə etmək;

sahibi

Elektromaqnit sahəsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları ilə işləmək bacarıqları.

Əsas şərtlər: elektromaqnit sahəsi, Maksvell tənlikləri, elektromaqnit dalğaları, işıq təzyiqi.

Faradeyin kəşfləri elektrik elmində inqilab etdi. Onun yüngül əli ilə elektrik texnologiyada yeni mövqelər qazanmağa başladı. Elektromaqnit teleqrafı qazandı. 70-ci illərin əvvəllərində. 19-cu əsrdə artıq Avropanı ABŞ, Hindistan və Cənubi Amerika ilə birləşdirdi, ilk elektrik cərəyanı generatorları və elektrik mühərrikləri meydana çıxdı, elektrik kimyada geniş istifadə olunmağa başladı. Elektromaqnit prosesləri elmi daha da dərinləşdirir. Dünyanın elektromaqnit şəklinin mexaniki olanı əvəz etməyə hazır olduğu bir dövr gəldi. Bizə öz zamanında Nyuton kimi o dövrdə toplanmış faktları və biliyi birləşdirə bilən və onların əsasında yeni dünyanın əsaslarını təsvir edən yeni nəzəriyyə yarada bilən bir dahi insan lazım idi. J.K.Maksvel belə bir insan oldu.

James Clerk Maxwell(Şəkil 10.1) 1831-ci ildə anadan olmuşdur. Onun atası Con Klerk Maksvel açıq-aydın görkəmli insan idi. İxtisasca hüquqşünas olan o, buna baxmayaraq, onu daha çox maraqlandıran şeylərə xeyli vaxt ayırırdı: səyahət edir, avtomobillər dizayn edir, fiziki təcrübələr qurur və hətta bir neçə elmi məqalə dərc etdirirdi. Maksvellin 10 yaşı olanda atası onu Edinburq Akademiyasına oxumağa göndərir və altı il orada qalır - universitetə ​​daxil olana qədər. 14 yaşında Maksvell oval əyrilərin həndəsəsinə dair ilk elmi məqalə yazdı. Onun xülasəsi 1846-cı ildə Edinburq Kral Cəmiyyətinin Prosedurlarında dərc edilmişdir.

1847-ci ildə Maksvell Edinburq Universitetinə daxil olur və burada riyaziyyatı dərindən öyrənməyə başlayır. Bu zaman daha iki elmi iş istedadlı tələbə Edinburq Kral Cəmiyyətinin Protokollarında dərc edilmişdir. Onlardan birinin məzmununu (əyrilərin yuvarlanması haqqında) cəmiyyətə professor Kelland, digərini (bərk cisimlərin elastik xassələri haqqında) ilk dəfə müəllifin özü təqdim etmişdir.

1850-ci ildə Maksvell təhsilini Piterhausda - Müqəddəs Pyotr Kollecində, Kembric Universitetində davam etdirir və oradan dünyaya İ.Nyuton, daha sonra isə V.V.Nabokov, B.Rassel və b. 1854-cü ildə cənab Maksvell imtahan verir və bakalavr dərəcəsi alır. Sonra Trinity Kollecində müəllim olaraq qaldı. Bununla belə, o, daha çox narahat idi elmi problemlər. Kembricdə Maksvell rəng və rəng görmə qabiliyyətini öyrənməyə başladı. 1852-ci ildə o, belə bir nəticəyə gəlib ki, spektral rənglərin qarışması rənglərin qarışması ilə üst-üstə düşmür. Maksvell rəng görmə nəzəriyyəsini inkişaf etdirir, rəngli üst dizayn hazırlayır (Şəkil 10.2).

düyü. 10.1.

düyü. 10.2.

Köhnə hobbiləri - həndəsə və rəng problemləri ilə yanaşı Maksvell elektriklə də maraqlanmağa başladı. 1854-cü ildə fevralın 20-də Qlazqoda U.Tomsona Kembricdən məktub yazdı. Həmin məşhur məktubun başlanğıcı budur:

“Hörmətli Tomson! İndi mən müqəddəs olmayan bakalavr sinfinə daxil olandan sonra oxumaq haqqında düşünməyə başladım. Hələ oxumadığım, amma oxumalı olduğum, layiqincə tanınan kitablar arasında olmaq bəzən çox xoşdur. Ancaq fiziki şeylərə qayıtmaq üçün güclü istəyimiz var və burada bəzilərimiz elektrikə hücum etmək istəyirlər.

Kursu bitirdikdən sonra Maksvell Kembric Universitetinin Trinity Kollecinin üzvü oldu və 1855-ci ildə Edinburq Kral Cəmiyyətinin üzvü oldu. Lakin o, tezliklə Kembricdən ayrılaraq vətəni Şotlandiyaya qayıtdı. Professor Forbes ona Aberdində, Marishall Kollecində fizika professoru üçün vakansiya açıldığını və onu doldurmaq üçün hər şansının olduğunu bildirdi. Maksvell təklifi qəbul etdi və 1856-cı ilin aprelində (24 yaşında!) yeni vəzifə tutdu. Aberdində Maksvell elektrodinamika problemləri üzərində işləməyə davam etdi. 1857-ci ildə o, M.Faradeyə “Faradeyin güc xətləri haqqında” əsərini göndərir.

Maksvellin Aberdindəki digər işlərindən Saturnun halqalarının sabitliyi ilə bağlı işi geniş şəkildə tanınırdı. Saturnun üzüklərinin mexanikasının tədqiqindən qaz molekullarının hərəkətlərinin nəzərdən keçirilməsinə keçmək olduqca təbii idi. 1859-cu ildə Maksvell Britaniya Elmlərin İnkişafı Assosiasiyasının iclasında “Qazların dinamik nəzəriyyəsi haqqında” məruzə ilə çıxış etdi. Bu məruzə onun qazların kinetik nəzəriyyəsi və statistik fizika sahəsində səmərəli tədqiqatlarının başlanğıcını qoydu.

1860-cı ildə Maksvell London Kral Kollecinin dəvətini qəbul etdi və orada beş il professor kimi çalışdı. O, parlaq mühazirəçi deyildi və mühazirə oxumaqdan xüsusi zövq almırdı. Buna görə də tədrisdə yaranan fasilə onun üçün bezdirici olmaqdan daha çox arzuolunan idi və nəzəri fizikanın füsunkar problemlərinin həllinə özünü tamamilə batırmağa imkan verdi.

A.Eynşteynə görə, Faraday və Maksvell elektrik elmində Qaliley və Nyutonun mexanikada oynadıqları eyni rolları oynadılar. Nyuton Qalileonun kəşf etdiyi mexaniki təsirlərə riyazi forma və fiziki əsaslandırma verdiyi kimi, Maksvell də Faradeyin kəşfləri ilə bağlı eyni şeyi etdi. Maksvell Faradeyin ideyalarına ciddi bir riyazi forma verdi, "elektromaqnit sahəsi" terminini təqdim etdi və bu sahəni təsvir edən riyazi qanunları tərtib etdi. Qalileo və Nyuton dünyanın mexaniki mənzərəsinin, Faraday və Maksvell elektromaqnit mənzərəsinin əsasını qoydular.

Maksvell elektromaqnetizm haqqında fikirləri haqqında 1857-ci ildə, artıq adı çəkilən "Faradeyin güc xətləri haqqında" məqaləsi yazılan zaman düşünməyə başladı. Burada o, hidrodinamik və mexaniki analogiyalardan geniş istifadə edir. Bu, Maksvelə irland riyaziyyatçısı U.Hamiltonun riyazi aparatını tətbiq etməyə və bununla da elektrodinamik əlaqələri riyazi dildə ifadə etməyə imkan verdi. Gələcəkdə hidrodinamik analogiyalar elastiklik nəzəriyyəsinin metodları ilə əvəz olunur: deformasiya, təzyiq, burulğanlar və s. Bundan çıxış edərək, Maksvell bu mərhələdə hələ vahid sistemə endirilməmiş sahə tənliklərinə gəlir. Maksvell dielektrikləri tədqiq edərək, Maksvellin daha sonra istifadə etdiyi Faraday düsturunda "yer dəyişdirmə cərəyanı" ideyasını, eləcə də hələ qeyri-müəyyən şəkildə işıq və elektromaqnit sahəsi ("elektronik vəziyyət") arasındakı əlaqə ideyasını ifadə edir. .

Bu fikirlər “Qüvvələrin fiziki xətləri haqqında” (1861-1862) məqalələrində öz əksini tapmışdır. Onlar ən məhsuldar London dövründə (1860-1865) yazılmışdır. Eyni zamanda, Maksvellin məşhur "Elektromaqnit sahəsinin dinamik nəzəriyyəsi" (1864-1865) məqalələri nəşr olundu, burada elektromaqnit dalğalarının vahid təbiəti haqqında fikirlər ifadə edildi.

1866-cı ildən 1871-ci ilə qədər Maksvell ailəsinin Midlbi mülkündə yaşayır, vaxtaşırı Kembricdə imtahanlara gedirdi. İqtisadi işlərlə məşğul olan Maksvell elmi işlərdən əl çəkmirdi. O, həyatının əsas əsəri olan “Elektrik və maqnetizm haqqında traktat” üzərində çox çalışmış, “İstilik nəzəriyyəsi” kitabını, qazların kinetik nəzəriyyəsinə dair bir sıra məqalələr yazmışdır.

1871-ci ildə var idi əlamətdar hadisə. Q.Kavendişin nəslinin vəsaiti hesabına Kembricdə Eksperimental Fizika kafedrası yaradılmış və fizika tarixində Kavendiş laboratoriyası kimi tanınan eksperimental laboratoriya binasının tikintisinə başlanmışdır (şək. 10.3). Maksvell kafedranın ilk professoru və laboratoriya müdiri olmağa dəvət edildi. 1871-ci ilin oktyabrında o, universitet təhsilində eksperimental tədqiqatların tendensiyaları və əhəmiyyəti haqqında ilk mühazirə ilə çıxış etdi. Bu mühazirə uzun illər eksperimental fizikanın tədrisi proqramına çevrildi. 1874-cü il iyunun 16-da Cavendish Laboratoriyası açıldı.

O vaxtdan bəri laboratoriya uzun onilliklər ərzində dünya fizika elminin mərkəzinə çevrilmişdir və indi də belədir. Yüz ildən artıqdır ki, oradan minlərlə alim keçib, onların arasında dünya fizika elminə şöhrət qazandıranların çoxu var. Maksvelldən sonra Kavendiş Laboratoriyasına bir çox görkəmli alimlər rəhbərlik edirdilər: J. J. Tomson, E. Ruterford, L. Braqq, N. F. Mott, A. B. Pippard və başqaları.

düyü. 10.3.

Elektromaqnit sahəsinin nəzəriyyəsinin formalaşdırıldığı "Elektrik və Maqnetizm haqqında traktat" nəşr olunduqdan sonra Maksvell fikirlərini populyarlaşdırmaq və yaymaq üçün "Elementar təqdimatda elektrik" kitabını yazmağa qərar verir. Maksvell kitab üzərində işləyirdi, lakin onun səhhəti getdikcə pisləşirdi. O, 1879-cu il noyabrın 5-də nəzəriyyəsinin təntənəsinin şahidi olmadan vəfat etdi.

Gəlin alimin yaradıcılıq irsi üzərində dayanaq. Maksvell fizika elminin bütün sahələrində dərin iz qoyub. Təəccüblü deyil ki, bir sıra fiziki nəzəriyyələr onun adını daşıyır. O, uzun illər fizikləri təqib edən termodinamik paradoksu - "Maksvellin iblini" təklif etdi. IN kinetik nəzəriyyə"Maksvel paylanması" və "Maksvel-Boltzman statistikası" kimi tanınan anlayışları təqdim etdi. O, həmçinin Saturnun halqalarının sabitliyinə dair zərif bir araşdırma yazdı. Bundan əlavə, Maksvell müxtəlif sahələrdə çoxlu kiçik elmi şedevrlər yaratmışdır - dünyada ilk rəngli fotoşəkilin həyata keçirilməsindən tutmuş paltardan yağ ləkələrini köklü şəkildə çıxarmaq üçün bir metodun işlənib hazırlanmasına qədər.

Gəlin müzakirəyə keçək elektromaqnit sahə nəzəriyyəsi- Maksvellin elmi yaradıcılığının kvintessensiyasıdır.

Maraqlıdır ki, Ceyms Klerk Maksvell Maykl Faradeyin elektromaqnit induksiya fenomenini kəşf etdiyi ildə anadan olub. Maksvell Faradey kitabından xüsusilə təsirləndi Eksperimental tədqiqatlar elektrik enerjisi üzrə”.

Maksvelin dövründə elektrikin iki alternativ nəzəriyyəsi var idi: Faradeyin “güc xətləri” nəzəriyyəsi və fransız alimləri Kulon, Amper, Biot, Savart, Araqo və Laplas tərəfindən hazırlanmış nəzəriyyə. Sonuncunun ilkin mövqeyi uzunmüddətli fəaliyyət ideyasıdır - hər hansı bir ara mühitin köməyi olmadan qarşılıqlı əlaqənin bir bədəndən digərinə ani olaraq ötürülməsi. Realist düşünən Faraday belə bir nəzəriyyə ilə barışa bilməzdi. O, tamamilə əmin idi ki, “maddə mövcud olmayan yerdə hərəkət edə bilməz”. Fəaliyyətin ötürüldüyü mühiti Faraday "sahə" adlandırdı. Onun fikrincə, sahə maqnit və elektrik “güc xətləri” ilə nüfuz etmişdir.

1857-ci ildə Maksvellin "Faradeyin güc xətləri haqqında" məqaləsi Kembric Fəlsəfə Cəmiyyətinin məqalələrində dərc olundu. Bu, elektriklə bağlı bütün tədqiqat proqramını ehtiva edirdi. Qeyd edək ki, Maksvell tənlikləri artıq bu məqalədə yazılmışdır, lakin bu günə qədər bir cərəyan olmadan. "Faradeyin güc xətləri haqqında" məqaləsi davam etməyi tələb edirdi. Elektrohidravlik analogiyalar çox şey verdi. Onların köməyi ilə faydalı diferensial tənliklər yazılmışdır. Ancaq hər şeyi elektrohidravlik analogiyaya tabe etmək olmazdı. Elektromaqnit induksiyanın ən mühüm qanunu onların çərçivəsinə sığmırdı. Həm cərəyanların translyasiya hərəkətini, həm də maqnit sahəsinin fırlanma, burulğan təbiətini əks etdirən prosesin başa düşülməsini asanlaşdıracaq yeni köməkçi mexanizm hazırlamaq lazım idi.

Maksvell, burulğanların molekulların içərisinə sığacaq qədər kiçik olduğu xüsusi bir mühit təklif etdi. Fırlanan "molekulyar burulğanlar" maqnit sahəsi yaradır. Molekulların burulğanlarının oxlarının istiqaməti onların qüvvə xətləri ilə üst-üstə düşür və onlar özləri də nazik fırlanan silindrlər kimi təmsil oluna bilərlər. Lakin burulğanların xarici, toxunan hissələri əks istiqamətlərdə hərəkət etməlidir, yəni. qarşılıqlı hərəkətin qarşısını alır. İki bitişik dişli eyni istiqamətdə necə fırlana bilər? Maksvell təklif etdi ki, molekulyar burulğanların cərgələri arasında fırlanma qabiliyyətinə malik kiçik sferik hissəciklər ("boş təkərlər") təbəqəsi yerləşdirilir. İndi burulğanlar eyni istiqamətdə fırlana və bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərə bilərdi.

Maksvell həmçinin öz mexaniki modelinin keçiricilər və dielektriklər halında davranışını öyrənməyə başladı və belə nəticəyə gəldi ki, elektrik hadisələri cərəyanın keçməsinə mane olan mühitdə - dielektrikdə də baş verə bilər. Tutaq ki, “boş təkərlər” elektrik sahəsinin təsiri altında bu daşıyıcılarda irəli gedə bilmədilər, lakin elektrik sahəsi tətbiq olunduqda və çıxarıldıqda öz yerlərindən kənarlaşdırıldılar. Bağlanmış yüklərin elektrik cərəyanı ilə bu yerdəyişməsini müəyyən etmək Maksvelldən böyük elmi cəsarət tələb etdi. Axı bu cərəyan - yan cərəyan- hələ heç kim baxmayıb. Bundan sonra Maksvell istər-istəməz növbəti addımı atmalı oldu - bu cərəyanın arxasında öz maqnit sahəsini yaratmaq qabiliyyətini tanımalı oldu.

Beləliklə, Maksvellin mexaniki modeli aşağıdakı nəticəyə gəlməyə imkan verdi: elektrik sahəsindəki dəyişiklik maqnit sahəsinin görünüşünə səbəb olur, yəni. maqnit sahəsindəki dəyişiklik elektrik sahəsinin meydana gəlməsinə səbəb olduqda, Faradeyin əksinə olan fenomenə.

Maksvellin elektrik və maqnitizmlə bağlı növbəti məqaləsi “Fiziki qüvvə xətləri haqqında”dır. Elektrik hadisələri izahı üçün polad kimi sərt efir tələb edirdi. Maksvell gözlənilmədən özünü O. Fresnel rolunda tapdı, polar kimi sərt və hava kimi keçirici olan qütbləşmə hadisələrini izah etmək üçün öz "optik" efirini "icad etməyə" məcbur oldu. Maksvell iki medianın oxşarlığını qeyd edir: "işıqlı" və "elektrik". O, tədricən işığın və elektromaqnit dalğalarının “vahid təbiəti” haqqında böyük kəşfinə yaxınlaşır.

Növbəti məqalədə - "Elektromaqnit sahəsinin dinamik nəzəriyyəsi" - Maksvell ilk dəfə "elektromaqnit sahəsi" terminindən istifadə etdi. “Təklif etdiyim nəzəriyyə elektromaqnit sahəsinin nəzəriyyəsi adlandırıla bilər, çünki o, elektrik və ya maqnit cisimlərini əhatə edən fəzadan bəhs edir və bu fəzada maddənin olduğunu güman etdiyi üçün dinamik nəzəriyyə də adlandırıla bilər. hərəkətdədir, onun vasitəsilə müşahidə olunan elektro maqnit hadisələri».

Maksvell Elektromaqnit Sahənin Dinamik Nəzəriyyəsində öz tənliklərini çıxaranda onlardan biri elə bil Faradeyin nədən danışdığını göstərirdi: maqnit təsirləri həqiqətən də eninə dalğalar şəklində yayılırdı. Maksvell o zaman fərqinə varmadı ki, onun tənliklərindən daha çox şey çıxır: maqnit hərəkəti ilə yanaşı, elektrik pozuntusu bütün istiqamətlərdə yayılır. Sözün tam mənasında elektromaqnit dalğası, o cümlədən həm elektrik, həm də maqnit təlaşları Maksvelldə sonralar, artıq Middlebydə, 1868-ci ildə “Elektrostatik qüvvənin elektromaqnit qüvvəsi ilə elektromaqnit qüvvəsi ilə birbaşa müqayisəsi metodu haqqında” məqaləsində ortaya çıxdı. işığın elektromaqnit nəzəriyyəsi haqqında qeyd” .

Midlbidə Maksvell həyatının əsas əsərini - ilk dəfə 1873-cü ildə nəşr olunmuş və sonralar bir neçə dəfə təkrar nəşr olunmuş "Elektrik və Maqnetizm haqqında traktat"ı tamamladı. Bu kitabın məzmunu, əlbəttə ki, ilk növbədə elektromaqnetizm haqqında məqalələr idi. “Traktat”da vektor hesablamasının əsasları sistemli şəkildə verilmişdir. Sonra dörd hissə var: elektrostatika, elektrokinematika, maqnetizm, elektromaqnetizm.

Qeyd edək ki, Maksvellin tədqiqat metodu digər tədqiqatçıların metodlarından kəskin şəkildə fərqlənir. Təkcə hər bir riyazi kəmiyyət deyil, həm də hər bir riyazi əməliyyat dərin fiziki məna daşıyır. Eyni zamanda, hər bir fiziki kəmiyyət aydın riyazi xarakteristikaya uyğun gəlir. “Traktat”ın fəsillərindən biri “Elektromaqnit sahəsinin əsas tənlikləri” adlanır. Bu Risalədən elektromaqnit sahəsinin əsas tənlikləri bunlardır. Beləliklə, Maksvell vektor hesablamasının köməyi ilə əvvəllər mexaniki modellərin köməyi ilə etdiklərini daha sadə etdi - elektromaqnit sahəsinin tənliklərini çıxardı.

Maksvell tənliklərinin fiziki mənasını nəzərdən keçirək. Birinci tənlikdə deyilir ki, maqnit sahəsinin mənbələri cərəyanlar və zamanla dəyişən elektrik sahəsidir. Maksvelin parlaq fərziyyəsi onun ümumiləşdirilmiş Amper-Maksvel qanununda ayrıca bir termin kimi prinsipial olaraq yeni bir konsepsiya - yerdəyişmə cərəyanını təqdim etməsi idi:

harada H- maqnit sahəsinin gücü vektoru; j yerdəyişmə cərəyanının Maksvell tərəfindən əlavə edildiyi elektrik cərəyanının sıxlığı vektorudur; D- elektrik induksiya vektoru; c bir qədər sabitdir.

Bu tənlik Maksvell tərəfindən kəşf edilmiş və yerdəyişmə cərəyanları anlayışlarına əsaslanan maqnitoelektrik induksiyanı ifadə edir.

Maksvellin dərhal tanınmasını qazanan başqa bir fikir Faradeyin elektromaqnit induksiyanın təbiəti haqqında fikri idi - dövrədə induktiv cərəyanın meydana gəlməsi, dövrənin nisbi hərəkəti və ya dövrənin nisbi hərəkəti nəticəsində dəyişən maqnit qüvvə xətlərinin sayı. maqnit və ya maqnit sahəsindəki dəyişiklik səbəbindən. Maksvell aşağıdakı tənliyi yazdı:

harada Yo- elektrik sahəsinin gücü vektoru; IN- əsr -

maqnit sahəsinin gücü və müvafiq olaraq: - -

maqnit sahəsinin zamanla dəyişməsi, s - bəzi sabit.

Bu tənlik Faradeyin elektromaqnit induksiya qanununu əks etdirir.

Elektrik və maqnit induksiyası vektorlarının daha bir mühüm xassəsini nəzərə almaq lazımdır Yo və B. Elektrik güc xətləri sahənin mənbəyi olan yüklər üzərində başlayıb bitdiyi halda, maqnit sahəsinin qüvvə xətləri öz üzərlərinə bağlanır.

Riyaziyyatda vektor sahəsinin xüsusiyyətlərini ifadə etmək üçün "divergensiya" (sahə axınının diferensasiyası) operatoru - div istifadə olunur. Bundan istifadə edərək, Maksvell mövcud iki tənliyə daha iki əlavə edir:

burada p elektrik yüklərinin sıxlığıdır.

Maksvellin üçüncü tənliyi elektrik enerjisinin miqdarının qorunma qanununu ifadə edir, dördüncü - maqnit sahəsinin burulğan təbiəti (və ya təbiətdə maqnit yüklərinin olmaması).

Nəzərdən keçirilən tənliklərə daxil olan elektrik və maqnit induksiyasının vektorları və elektrik və maqnit sahələrinin vektorları sadə münasibətlərlə əlaqələndirilir və aşağıdakı tənliklər şəklində yazıla bilər:

burada e dielektrik sabitidir; p mühitin maqnit keçiriciliyidir.

Bundan əlavə, intensivlik vektoru ilə əlaqəli daha bir əlaqə yazıla bilər Yo və xüsusi keçiricilik:

Maksvell tənliklərinin tam sistemini təmsil etmək üçün sərhəd şərtlərini də yazmaq lazımdır. Bu şərtlər iki media arasındakı interfeysdəki elektromaqnit sahəsi ilə təmin edilməlidir.

harada haqqında- elektrik yüklərinin səthi sıxlığı; i - nəzərdən keçirilən interfeysdə səth keçirici cərəyan sıxlığıdır. Xüsusi halda, səth cərəyanları olmadıqda, son vəziyyət aşağıdakılara çevrilir:

Beləliklə, C.Maksvell bütün təzahürlərini tənliklər sistemi şəklində ifadə edərək, elektromaqnit sahəsinin bir maddə növü kimi tərifinə gəlir. Qeyd edək ki, Maksvell vektor qeydindən istifadə etməyib və tənliklərini kifayət qədər çətin komponent formasında yazıb. Maksvell tənliklərinin müasir forması təxminən 1884-cü ildə O.Heaviside və Q.Hertsin işindən sonra meydana çıxdı.

Maksvell tənlikləri təkcə fizikanın deyil, ümumilikdə sivilizasiyanın ən böyük nailiyyətlərindən biridir. Onlar təbiət elmlərinin ciddi məntiqini incəsənət və humanitar elmləri səciyyələndirən gözəllik və nisbətlə birləşdirir. Mümkün olan maksimum dəqiqliyə malik tənliklər təbiət hadisələrinin mahiyyətini əks etdirir. Maksvell tənliklərinin potensialı tükənməkdən uzaqdır, onların əsasında getdikcə daha çox yeni əsərlər, fizikanın müxtəlif sahələrində - superkeçiricilikdən tutmuş astrofizikaya qədər ən son kəşflərin izahları ortaya çıxır. Maksvellin tənliklər sistemi müasir fizikanın əsasını təşkil edir və indiyədək bu tənliklərə zidd olan bir dənə də olsun eksperimental fakt yoxdur. Maksvell tənliklərini bilmək, ən azı onların fiziki mahiyyəti təkcə fizik üçün deyil, hər bir təhsilli şəxs üçün məcburidir.

Maksvell tənlikləri yeni qeyri-klassik fizikanın xəbərçisi idi. Maksvell özü elmi qənaətlərində sümük iliyinə qədər “klassik” bir insan olsa da, onun yazdığı tənliklər alimə məlum olan və ona yaxın olan elmdən fərqli, fərqli bir elmə aid idi. Bu, ən azı Maksvell tənliklərinin Qaliley çevrilmələri altında invariant olmaması ilə sübut olunur, lakin Lorentz çevrilmələri zamanı invariantdır ki, bu da öz növbəsində relativistik fizikanın əsasını təşkil edir.

Alınan tənliklərə əsasən Maksvell konkret məsələləri həll etdi: o, bir sıra dielektriklərin elektrik keçiricilik əmsallarını təyin etdi, öz-özünə induksiya, sarğıların qarşılıqlı induksiya əmsallarını hesabladı və s.

Maksvell tənlikləri bir sıra mühüm nəticələr çıxarmağa imkan verir. Bəlkə də əsasdır sürətlə yayılan eninə elektromaqnit dalğalarının mövcudluğu c.

Maksvell aşkar etdi ki, naməlum c rəqəmi təxminən saniyədə 300.000 kilometr olan elektromaqnit və elektrostatik yük vahidlərinin nisbətinə bərabərdir. Tənliklərinin universallığına əmin olaraq o, göstərir ki, “işıq elektromaqnit pozğunluğudur”. Daşın elektromaqnit sahəsinin daş üzərində sonlu, çox yüksək olsa da, yayılma sürətinin tanınması "ani uzunmüddətli hərəkət" tərəfdarlarını nəzəriyyələrdən uzaqlaşdırmadı.

İşığın elektromaqnit nəzəriyyəsinin ən mühüm nəticəsi Maksvellin proqnozu oldu yüngül təzyiq. O, bunu açıq havada hesablamağı bacarıb günəş işığı, bir kvadrat metrlik bir təyyarə tərəfindən udulmuş, saniyədə 123,1 kiloqram metr enerji verir. Bu o deməkdir ki, o, bu səthə 0,41 milliqram qüvvə ilə düşmə istiqamətində sıxır. Beləliklə, Maksvellin nəzəriyyəsi hələ aparılmamış təcrübələrin nəticələrindən asılı olaraq gücləndi və ya çökdü. Təbiətdə işığa bənzər xüsusiyyətlərə malik elektromaqnit dalğaları varmı? Yüngül təzyiq varmı? Onsuz da Maksvellin ölümündən sonra birinci suala Heinrich Hertz, ikinci suala isə Pyotr Nikolaevich Lebedev cavab verdi.

J.K.Maksvel fiziki elmdə və bir şəxsiyyət olaraq nəhəng bir şəxsiyyətdir. Maksvel bəşəriyyət var olduqca insanların yaddaşında yaşayacaq. Maksvellin adı Aydakı kraterin adı ilə əbədiləşdirilib. Veneradakı ən yüksək dağlar böyük alimin (Maksvel dağları) adını daşıyır. Onlar orta səth səviyyəsindən 11,5 km yuxarı qalxırlar. Həmçinin, onun adı millimetraltı diapazonda (0,3-2 mm) işləyə bilən dünyanın ən böyük teleskopu - adını daşıyan teleskopdur. J.C. Maksvell (JCMT). Havay adalarında (ABŞ), Mauna Kea dağlarında (4200 m) yerləşir. JCMT-nin 15 metrlik əsas güzgüsü 276 ayrı alüminium parçasından hazırlanmış və bir-birinə möhkəm bağlanmışdır. Maksvell teleskopu günəş sistemini, ulduzlararası toz və qazı və uzaq qalaktikaları öyrənmək üçün istifadə olunur.

Maksvelldən sonra elektrodinamika əsaslı şəkildə fərqli oldu. O, necə inkişaf etdi? Biz inkişafın ən mühüm istiqamətini - nəzəriyyənin əsas müddəalarının eksperimental təsdiqini qeyd edirik. Lakin nəzəriyyənin özü də müəyyən şərh tələb edirdi. Bu baxımdan rus aliminin xidmətlərini qeyd etmək lazımdır Nikolay Alekseevich Umov, 1896-1911-ci illərdə Moskva Universitetinin fizika kafedrasına rəhbərlik etmişdir.

Nikolay Alekseeviç Umov (1846-1915) - rus fiziki, Simbirskdə (indiki Ulyanovsk) anadan olub, Moskva Universitetini bitirib. O, Novorossiysk Universitetində (Odessa), sonra Moskva Universitetində dərs deyib, burada 1896-cı ildən A. G. Stoletov ölümündən sonra fizika kafedrasına rəhbərlik edib.

Umovun əsərləri fizikanın müxtəlif problemlərinə həsr edilmişdir. Əsas olan, 1874-cü ildə doktorluq dissertasiyasında qeyd etdiyi enerjinin hərəkəti doktrinasının (Umov vektoru) yaradılması idi. Umova yüksək vətəndaşlıq məsuliyyəti bəxş edilib. Digər professorlarla birlikdə (V. İ. Vernadski, K. A. Timiryazev,

N. D. Zelinski, P. N. Lebedev) irticaçı təhsil naziri L. A. Kassonun hərəkətlərinə etiraz olaraq 1911-ci ildə Moskva Universitetini tərk etdi.

Umov elmin fəal təbliğatçısı, elmi biliyin populyarlaşdırıcısı idi. Demək olar ki, fiziklərin birincisi olan o, fizikanın tədrisi metodları ilə bağlı ciddi və məqsədyönlü tədqiqatların aparılmasının zəruriliyini dərk etdi. Yaşlı nəslin metodist alimlərinin əksəriyyəti onun tələbələri və davamçılarıdır.

Umovun əsas xidməti - enerjinin hərəkəti doktrinasının inkişafı. 1874-cü ildə elastik mühitə və özlü mayelərə tətbiq edilən enerji axınının sıxlığı vektorunun ümumi ifadəsini əldə etdi (Umov vektoru). 11 ildən sonra ingilis alimi Con Henri Poyntinq(1852-1914) elektromaqnit enerjisinin axını üçün də eyni şeyi etdi. Beləliklə, elektromaqnetizm nəzəriyyəsində tanınmışdır Umov vektoru - İşarə edən.

Poyntinq Maksvellin nəzəriyyəsini dərhal qəbul edən alimlərdən biri idi. Maksvellin özünün başa düşdüyü belə alimlərin çox olduğunu söyləmək olmaz. Maksvellin nəzəriyyəsi hətta onun yaratdığı Kavendiş Laboratoriyasında belə dərhal başa düşülmədi. Buna baxmayaraq, elektromaqnetizm nəzəriyyəsinin meydana çıxması ilə təbiət haqqında bilik keyfiyyətcə fərqli bir səviyyəyə yüksəldi, bu, həmişə olduğu kimi, bizi getdikcə birbaşa hiss təsvirlərindən uzaqlaşdırır. Bu, fizikanın bütün inkişafını müşayiət edən normal təbii prosesdir. Fizika tarixi belə nümunələri çox verir. Kvant mexanikasının, xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin və digər müasir nəzəriyyələrin müddəalarını xatırlamaq kifayətdir. Beləliklə, Maksvell dövründəki elektromaqnit sahəsi insanların, o cümlədən elmi ictimaiyyətin dərk etməsi üçün çətin idi və hətta onların duyğu qavrayışı üçün əlçatan deyildi. Buna baxmayaraq, Hertzin eksperimental işindən sonra elektromaqnit dalğalarından istifadə edərək simsiz rabitə yaratmaq haqqında fikirlər yarandı və radionun ixtirası ilə nəticələndi. Beləliklə, radiorabitə texnologiyasının yaranması və inkişafı elektromaqnit sahəsini hamı üçün tanınmış və tanış bir anlayışa çevirdi.

Alman fiziki Maksvellin elektromaqnit sahəsi nəzəriyyəsinin qələbəsində həlledici rol oynamışdır. Heinrich Rudolf Hertz. Hertzin elektrodinamikaya marağı, fizikanın bu sahəsinə "sifariş verməyi" zəruri hesab edən G. L. Helmholtz tərəfindən stimullaşdırıldı, Hertzin açıq elektrik dövrələrində prosesləri öyrənməsini təklif etdi. Əvvəlcə Hertz mövzunu tərk etdi, lakin sonra Karlsruedə işləyərkən orada bu cür tədqiqatlar üçün istifadə edilə bilən qurğular kəşf etdi. Bu, onun seçimini əvvəlcədən müəyyən etdi, xüsusən də Hertz özü Maksvellin nəzəriyyəsini yaxşı bildiyi üçün belə tədqiqatlara tam hazır idi.

Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) - alman fiziki, 1857-ci ildə Hamburqda hüquqşünas ailəsində anadan olub. O, Münhen Universitetində, sonra isə Berlində Q. Helmholtzdan təhsil alıb. 1885-ci ildən Hertz Karlsruedəki Technische Hochschule-də işləyir və burada elektromaqnit dalğalarının kəşfinə səbəb olan tədqiqatlarına başlayır. Onlar 1890-cı ildə Hertsin köçdüyü Bonnda davam etdirildi və R. Klauziusu eksperimental fizika professoru kimi əvəz etdi. Burada o, elektrodinamikanı öyrənməyə davam edir, lakin tədricən onun maraqları mexanikaya keçir. Hertz 1894-cü il yanvarın 1-də istedadının zirvəsində 36 yaşında vəfat etdi.

Hertz işinin əvvəlində elektrik rəqsləri artıq bir qədər təfərrüatlı şəkildə öyrənilmişdi. Uilyam Tomson (Lord Kelvin) indi hər məktəbliyə məlum olan bir ifadə aldı:

harada T- dövr elektrik salınımları; AMMA- Tomson keçiricinin "elektrodinamik tutumu" adlandırdığı endüktans; C kondansatörün tutumudur. Formula təcrübələrdə təsdiq edilmişdir Berend Vilhelm Feddersen(1832-1918), bir Leyden qabının qığılcım boşalmasının salınımlarını tədqiq edən.

"Çox sürətli elektrik rəqsləri haqqında" (1887) məqaləsində Hertz öz təcrübələrinin təsvirini verir. Şəkil 10.4 onların mahiyyətini izah edir. Son formada, Hertz tərəfindən istifadə edilən salınım dövrəsi bir-birindən təxminən 3 m məsafədə yerləşən və ortasında bir qığılcım boşluğu olan bir mis məftillə birləşdirilən iki keçirici CuC "dən ibarət idi. IN induksiya bobini. Qəbuledici dövrə idi acdbölçüləri 80 x 120 sm, qığılcım boşluğu ilə M qısa tərəflərdən birində. Aşkarlanma qığılcım boşluğunda zəif bir qığılcımın olması ilə müəyyən edildi M. Hertzin təcrübə etdiyi dirijorlar deyirlər müasir dil, detektorlu antena. İndi onların adı çəkilir vibrator Və Hertz rezonatoru.

düyü. 10.4.

Alınan nəticələrin mahiyyəti ondan ibarət idi ki, elektrik qığılcımı qığılcım boşluğunda IN boşaldıcıda qığılcım yaratdı M.Əvvəlcə Hertz təcrübələri izah edərkən Maksvell dalğalarından danışmır. O, yalnız "dirijorların qarşılıqlı təsirindən" danışır və uzun məsafəli qarşılıqlı təsir nəzəriyyəsində izahat tapmağa çalışır. Təcrübələr apararkən Hertz qısa məsafələrdə yayılmanın təbiətini kəşf etdi. elektrik qüvvəsi» dipol sahəsinə bənzəyir və sonra daha yavaş azalır və bucaq asılılığına malikdir. İndi deyərdik ki, qığılcım boşluğunun anizotrop radiasiya nümunəsi var. Bu, təbii ki, uzunmüddətli fəaliyyət nəzəriyyəsi ilə əsaslı şəkildə ziddiyyət təşkil edir.

Təcrübələrin nəticələrini təhlil etdikdən və özünün nəzəri tədqiqatını apardıqdan sonra Hertz Maksvellin nəzəriyyəsini qəbul edir. O, sonlu sürətlə yayılan elektromaqnit dalğalarının mövcudluğu haqqında nəticəyə gəlir. İndi Maksvell tənlikləri artıq mücərrəd riyazi sistem deyil və onları elə bir formaya gətirmək lazımdır ki, istifadə etmək rahat olsun.

Hertz, Maksvellin nəzəriyyəsi ilə eksperimental olaraq proqnozlaşdırılan elektromaqnit dalğalarını aldı və daha az əhəmiyyət kəsb etmədən, onların eyniliyini işıqla sübut etdi. Bunun üçün sübut etmək lazım idi ki, elektromaqnit dalğalarının köməyi ilə optikanın məlum təsirlərini müşahidə etmək olar: sınma və əksetmə, qütbləşmə və s. Hertz virtuoz eksperimental bacarıq tələb edən bu tədqiqatları həyata keçirdi: kəşf etdiyi elektromaqnit dalğalarının yayılması, əks olunması, sınması və qütbləşməsi ilə bağlı təcrübələr apardı. O, bu dalğalarla təcrübə aparmaq üçün güzgülər (Hertz güzgüləri), asfalt prizma və s. Hertz güzgüləri Şəkildə göstərilmişdir. 10.5. Təcrübələr müşahidə olunan təsirlərin işıq dalğaları üçün yaxşı tanınan təsirlərlə tam eyniliyini göstərdi.

düyü. 10.5.

1887-ci ildə Hertz "Ultrabənövşəyi işığın elektrik boşalmasına təsiri haqqında" əsərində sonralar kimi tanınan bir fenomeni təsvir edir. xarici fotoelektrik effekt. O, müəyyən etdi ki, yüksək gərginlikli elektrodlar ultrabənövşəyi şüalarla şüalandıqda, boşalma şüalanmadan elektrodlar arasında daha böyük məsafədə baş verir.

Bu təsir daha sonra rus alimi tərəfindən hərtərəfli araşdırıldı Aleksandr Qriqoryeviç Stoletov (1839-1896).

1889-cu ildə alman təbiətşünaslarının və həkimlərinin konqresində Hertz "İşıq və elektrik arasındakı əlaqə haqqında" məruzə ilə çıxış etdi və burada Maksvell nəzəriyyəsinin indi təcrübələrlə təsdiqlənmiş böyük əhəmiyyəti haqqında öz fikrini bildirdi.

Hertzin təcrübələri bir sıçrayış etdi elmi dünya. Onlar dəfələrlə təkrarlanmış və dəyişdirilmişdir. Bunu edənlərdən biri də olub Petr Nikolayeviç Lebedev. O, o dövrdə ən qısa elektromaqnit dalğalarını aldı və 1895-ci ildə onlarla iki qırılma üzərində təcrübələr etdi. Lebedev öz işində elektromaqnit şüalarının dalğa uzunluğunu tədricən azaltmaq və nəhayət onları uzun infraqırmızı dalğalarla birləşdirmək vəzifəsini qoydu. Lebedevin özü bunu edə bilmədi, lakin bunu XX əsrin 20-ci illərində rus alimləri həyata keçirdilər. Alexandra Andreevna Glagoleva-Arkadieva(1884-1945) və Mariya Afanasyevna Levitskaya (1883-1963).

Petr Nikolayeviç Lebedev (1866-1912) - Rus fiziki, 1866-cı ildə Moskvada anadan olub, Strasburq Universitetini bitirib və 1891-ci ildə Moskva Universitetində işləməyə başlayıb. Lebedev fizika tarixində virtuoz eksperimentator, o dövrün texniki imkanları astanasında təvazökar vasitələrlə aparılan tədqiqatların müəllifi, həm də hamı tərəfindən tanınmış elmi elmin banisi kimi qaldı. elmi məktəb məşhur rus alimləri P. P. Lazarev, S. İ. Vavilov, A. R. Kolli və başqalarının gəldiyi Moskvada.

Lebedev 1912-ci ildə digər professorlarla birlikdə mürtəce təhsil naziri L. A. Kassonun hərəkətlərinə etiraz olaraq Moskva Universitetini tərk etdikdən az sonra vəfat etdi.

Bununla belə, Lebedevin fizikaya əsas töhfəsi Maksvellin nəzəriyyəsi ilə proqnozlaşdırılan işıq təzyiqini eksperimental olaraq ölçməsidir. Lebedev bütün həyatını bu təsirin öyrənilməsinə həsr etmişdir: 1899-cu ildə bərk cisimlərdə (şək. 10.6), 1907-ci ildə isə qazlarda işıq təzyiqinin olmasını sübut edən təcrübə quruldu. Lebedevin yüngül təzyiqlə bağlı əsərləri klassikaya çevrilib, 19-cu əsrin sonu və 20-ci əsrin əvvəllərində eksperimentin zirvələrindən biridir.

Lebedevin yüngül təzyiq üzərində apardığı təcrübələr ona dünya şöhrəti gətirdi. Bu münasibətlə U.Tomson deyirdi: “Mən bütün həyatım boyu Maksvellə onun yüngül hərəkətini tanımadan döyüşmüşəm, amma... Lebedev məni öz təcrübələrinə təslim olmağa məcbur etdi”.

düyü. 10.6.

Hertz və Lebedevin təcrübələri nəhayət Maksvel nəzəriyyəsinin prioritetliyini təsdiqlədi. Təcrübəyə gəldikdə, yəni. praktik tətbiq elektromaqnetizm qanunları, sonra 20-ci əsrin əvvəllərində. bəşəriyyət artıq elektrikin böyük rol oynamağa başladığı bir dünyada yaşayırdı. Bu, fiziklər tərəfindən kəşf edilmiş elektrik və maqnit hadisələrinin tətbiqi sahəsində güclü ixtiraçılıq fəaliyyəti ilə asanlaşdırıldı. Gəlin bu ixtiralardan bəzilərinə nəzər salaq.

Elektromaqnetizmin ilk tətbiqlərindən biri rabitə texnologiyasında tapıldı. Teleqraf artıq 1831-ci ildən mövcud idi. 1876-cı ildə amerikalı fizik, ixtiraçı və iş adamı Alexander Bell(1847-1922) məşhur amerikalı ixtiraçı tərəfindən daha da təkmilləşdirilmiş telefonu icad etdi. Tomas Alva Edison (1847-1931).

1892-ci ildə ingilis fiziki William Crooks(1832-1912) radiorabitə prinsiplərini formalaşdırmışdır. rus fiziki Aleksandr Stepanoviç Popov(1859-1906) və italyan alimi Guglielmo Marconi(1874-1937) faktiki olaraq eyni zamanda onları həyata keçirdi. Adətən bu ixtiranın prioriteti ilə bağlı sual yaranır. Popov bir az əvvəl yaratdığı cihazın imkanlarını nümayiş etdirdi, lakin Markoni kimi patentləşdirmədi. Sonuncu Qərbdə hökm sürən Markoni radionun “atası” hesab etmək ənənəsini müəyyən etdi. Buna 1909-cu ildə ona Nobel mükafatının verilməsi kömək etdi. Görünür, Popov da laureatlar arasında olardı, lakin o vaxt o, artıq həyatda deyildi və Nobel mükafatı yalnız canlı alimlərə verilir. Kitabın VI hissəsində radionun ixtira tarixi haqqında ətraflı məlumat veriləcək.

Onlar hələ 18-ci əsrdə işıqlandırma üçün elektrik hadisələrindən istifadə etməyə çalışdılar. (voltaik qövs), sonradan bu cihaz təkmilləşdirilmişdir Pavel Nikolaevich Yablochkov(1847-1894), 1876-cı ildə ilk praktik elektrik işıq mənbəyini icad etdi. (Yablochkovun şamı). Bununla belə, geniş tətbiq tapmadı, ilk növbədə 1879-cu ildə T. Edison kifayət qədər davamlı dizaynlı və sənaye istehsalı üçün əlverişli olan közərmə lampası yaratdı. Qeyd edək ki, közərmə lampası hələ 1872-ci ildə rus elektrik mühəndisi tərəfindən icad edilib. Alexander Nikolaevich Lodygin (1847- 1923).

test sualları

• 1. Maksvell Marişal Kollecində işləyərkən hansı tədqiqatlar apardı? Maksvell elektrik və maqnetizm nəzəriyyəsinin inkişafında hansı rolu oynamışdır?
• 2. Cavendish Laboratoriyası nə vaxt təşkil edilmişdir? Onun ilk direktoru kim oldu?
• 3. Hansı qanunu elektrohidravlik analogiyalardan istifadə etməklə təsvir etmək olmaz?
• 4. Maksvell yerdəyişmə cərəyanının mövcudluğu və maqnitoelektrik induksiya hadisəsi haqqında hansı modellə nəticəyə gəlib?
• 5. Maksvell ilk dəfə hansı məqaləsində “elektromaqnit sahəsi” ifadəsini işlətmişdir?
• 6. Maksvellin tərtib etdiyi tənliklər sistemi necə yazılır?
• 7. Nə üçün Maksvell tənlikləri bəşər sivilizasiyasının zəfər nailiyyətlərindən biri hesab olunur?
• 8. Maksvell elektromaqnit sahəsi nəzəriyyəsindən hansı nəticələr çıxardı?
• 9. Maksveldən sonra elektrodinamika necə inkişaf etmişdir?
• 10. Hertz elektromaqnit dalğalarının mövcudluğu haqqında necə nəticəyə gəldi?
• 11. Lebedevin fizikaya verdiyi əsas töhfə nədir?
• 12. Elektromaqnit sahə nəzəriyyəsi mühəndislikdə necə istifadə olunur?

Müstəqil iş üçün tapşırıqlar

• 1. J. K. Maksvell. Bioqrafiya və elmi nailiyyətlər elektrodinamika və fizikanın digər sahələrində.
• 2. Maksvellin elektromaqnit sahəsi nəzəriyyəsinin empirik və nəzəri əsasları.
• 3. Maksvell tənliklərinin yaranma tarixi.
• 4. Maksvell tənliklərinin fiziki mahiyyəti.
• 5. J. K. Maksvell - Cavendish Laboratoriyasının ilk direktoru.
• 6. Hazırda Maksvellin tənliklər sistemi necə yazılır: a) inteqral formada; b) diferensial formada?
• 7. G. Hertz. Bioqrafiya və elmi nailiyyətlər.
• 8. Elektromaqnit dalğalarının aşkarlanma tarixi və onların işıqla eyniləşdirilməsi.
• 9. P. N. Lebedevin İşıq təzyiqinin aşkarlanması üzrə təcrübələri: sxem, problemlər, çətinliklər və əhəmiyyəti.
• 10. A. A. Qlagoleva-Arkadyeva və M. A. Levitskayanın qısa elektromaqnit dalğalarının yaranmasına dair əsərləri.
• 11. Fotoelektrik effektin kəşfi və tədqiqi tarixi.
• 12. Maksvellin elektromaqnit nəzəriyyəsinin inkişafı. C. Q. Poyntinqin, N. A. Umovun, O. Heavisidenin əsərləri.
• 13. Elektrik teleqrafı necə icad edildi və təkmilləşdi?
• 14. Elektrotexnika və radiotexnikanın inkişafının tarixi mərhələləri.
• 15. İşıqlandırma cihazlarının yaranma tarixi.

• 1. Kudryavtsev, P. S. Fizika tarixi kursu. - 2-ci nəşr. - M.: Maarifçilik, 1982.
• 2. Kudryavtsev, P. S. Fizika tarixi: 3 cilddə - M.: Təhsil, 1956-1971.
• 3. Spassky, B.I. Fizika tarixi: 2 cilddə - M .: Ali məktəb, 1977.
• 4. Dorfman, Ya.G. Dünya fizika tarixi: 2 cilddə - M .: Nauka, 1974-1979.
• 5. Golin, G. M. Fizika elminin klassikləri (qədim dövrlərdən 20-ci əsrin əvvəllərinə qədər) / G. M. Golin, S. R. Filonoviç. - M.: Ali məktəb, 1989.
• 6. Xramov, Yu.A. Fiziklər: bioqrafik bələdçi. - M.: Nauka, 1983.
• 7. Virginsky, V. S. 1870-1917-ci illərdə elm və texnika tarixinə dair oçerklər. / V. S. Virginski, V. F. Xoteenkov. - M.: Maarifçilik, 1988.
• 8. Vitkovski, N. Elmin sentimental tarixi. - M.: Hummingbird, 2007.
• 9. Maksvell, J.K. Elektromaqnit sahəsinin nəzəriyyəsi üzrə seçilmiş əsərlər. - M.: GITTL, 1952.
• 10. Kuznetsova, O.V. Maksvell və 19-20-ci əsrlərdə fizikanın inkişafı: Sat. məqalələr / cavab. red. L. S. POLAK. - M.: Nauka, 1985.
• 11. Maksvell, J.K. Elektrik və maqnitizm haqqında traktat: 2 cilddə - M .: Nauka, 1989.
• 12. Kartsev, V.P. Maksvell. - M.: Gənc Qvardiya, 1974.
• 13. Niven, W. J. K. Maksvellin həyatı və elmi fəaliyyəti: qısa esse (1890) // J. K. Maksvell. Materiya və hərəkət. - M.: İjevsk: RHD, 2001.
• 14. Harman, R.M. Ceyms Klerk Maksvellin təbiət fəlsəfəsi. - Cambridge: University Press, 2001.
• 15. Bolotovski, B. M. Oliver Heavisayd. - M.: Nauka, 1985.
• 16. Qoroxov, V. G. Radiotexnika nəzəriyyəsinin formalaşması: G. Hertzin kəşfindən texniki nəticələr nümunəsində nəzəriyyədən təcrübəyə // VİET. - 2006. - No 2.
• 17. "ZhZL" kitab seriyası: "Elm adamları", "Elm və texnologiyanın yaradıcıları".

Təxminən 1860-cı ilə qədər Neumann, Weber, Helmholtz və Felici-nin işləri sayəsində (bax § 11) elektrodinamika dəqiq müəyyən edilmiş sərhədləri olan nəhayət sistemləşdirilmiş bir elm hesab olunurdu. İndi əsas tədqiqat, ixtiraçılıq üsullarının artıq başladığı müəyyən edilmiş prinsiplərdən və onların praktiki tətbiqindən bütün nəticələri tapmaq və çıxarmaq yolu ilə getməli idi.

Bununla belə, belə bir sakit işin perspektivi gənc Şotland fiziki Ceyms Klark Maksvell (1831-1879) tərəfindən pozuldu və elektrodinamikanın daha geniş tətbiq sahəsinə işarə etdi. Yaxşı bir səbəblə Duhem yazdı:

“Heç bir məntiqi zərurət Maksveli yeni elektrodinamika icad etməyə sövq etmədi; o, yalnız bəzi bənzətmələri rəhbər tuturdu və Faradeyin işini Coulomb və Poissonun əsərləri ilə eyni ruhda tamamlamaq arzusu Amperin elektrodinamiği ilə tamamlandı, həmçinin, bəlkə də işığın elektromaqnit təbiətinin intuitiv hissi ilə tamamlandı " (P. Duhem, Les theories electriques de J. Clerk Maxwell, Paris, 1902, s. 8).

Ola bilsin ki, Maksvelli o illərin elminin heç də tələb etmədiyi işə başlamağa vadar edən əsas motiv Faradeyin o qədər orijinal ideyalarına heyranlıq olub ki, o dövrün alimləri onları dərk edib mənimsəyə bilmirdilər. Laplas, Puasson və Amperin əsərlərinin konsepsiyaları və riyazi zərifliyi üzərində tərbiyə olunan nəzəri fiziklər nəsli üçün Faradeyin fikirləri çox qeyri-müəyyən, eksperimental fiziklər üçün isə çox mürəkkəb və mücərrəd görünürdü. Qəribə bir şey baş verdi: təhsili ilə riyaziyyatçı olmayan Faraday (karyerasına kitab mağazasında alverçi kimi başlamış və sonra Davy laboratoriyasına yarı köməkçi-yarıxidmətçi kimi qoşulmuşdur) hansısa nəzəri metodu inkişaf etdirməyə təcili ehtiyac hiss etdi. kimi effektiv və riyazi tənliklər. Maksvell bunu təxmin etdi.

"Faradeyin yaradıcılığını öyrənməyə başlayandan sonra," Maksvell məşhur "Trasita"nın ön sözündə yazırdı, "Mən gördüm ki, onun hadisələri dərk etmə metodu adi riyazi simvollar şəklində təqdim edilməsə də, həm də riyazi idi. Mən onu da tapdım ki, bu metod1 adi riyazi formada ifadə oluna bilər və bununla da peşəkar riyaziyyatçıların metodları ilə müqayisə edilə bilər. Beləliklə, məsələn, Faraday bütün kosmosa nüfuz edən qüvvə xətlərini gördü, burada riyaziyyatçılar uzaqdan cəlb edən qüvvələrin mərkəzlərini gördülər; Faraday onlar məsafədən başqa heç nə görmədikləri mühiti gördü; Faraday bir mühitdə baş verən real hərəkətlərdə hadisələrin mənbəyini və səbəbini qəbul etdi, lakin onlar elektrik mayelərinə aid edilən məsafədə onları təsir qüvvəsində tapdıqlarından razı qaldılar.

Faradeyin fikirlərini riyazi formaya çevirəndə gördüm ki, əksər hallarda hər iki metodun nəticələri üst-üstə düşür, beləliklə, onlar eyni hadisələri izah edir və eyni hərəkət qanunlarını çıxarırlar, lakin Faradeyin metodları bizim bu üsullara bənzəyir. bütövdən başlayır və təhlillə xüsusiyə çatır, adi riyazi üsullar isə konkretlərdən hərəkət və sintez yolu ilə bütövlük yaratmaq prinsipinə əsaslanır.

Həm də riyaziyyatçılar tərəfindən kəşf edilmiş bir çox səmərəli araşdırma üsullarının Faradey əsərlərindən irəli gələn fikirlərin köməyi ilə orijinal formalarından daha yaxşı ifadə oluna biləcəyini tapdım ”( J. Klerk Maksvell, Elektrik və Maqnetizm haqqında Traktat, London, 1873; 2-ci nəşr, Oksford, 1881.).

Faradeyin riyazi metoduna gəlincə, Maksvell başqa yerdə qeyd edir ki, Faradeyin metodunu elmi dəqiqlikdən məhrum hesab edən riyaziyyatçılar özləri fiziki reallığa malik olmayan şeylərin, məsələn, cari elementlərin qarşılıqlı təsiri haqqında fərziyyələrdən istifadə etməkdən daha yaxşı bir şey ortaya çıxarmadılar. yoxdan, naqilin bir hissəsindən keçin və sonra yenidən heçə dönün."

Faradeyin ideyalarına riyazi forma vermək üçün Maksvell dielektriklərin elektrodinamikasını yaratmaqla başladı. Maksvellin nəzəriyyəsi birbaşa Mossotti nəzəriyyəsi ilə bağlıdır. Faraday dielektrik qütbləşmə nəzəriyyəsində elektrikin təbiəti məsələsini bilərəkdən açıq qoyduğu halda, Franklinin ideyalarının tərəfdarı olan Mossotti elektriki efir adlandırdığı və onun fikrincə onunla mövcud olan tək maye kimi təsəvvür edir. bütün molekullarda müəyyən bir sıxlıq dərəcəsi. Molekul induktiv qüvvənin təsiri altında olduqda, efir molekulun bir ucunda cəmlənir, digər ucunda isə seyrəkləşir; buna görə birinci uçda müsbət qüvvə, ikincidə isə bərabər mənfi qüvvə yaranır. Maksvell bu konsepsiyanı tamamilə qəbul edir. Risaləsində yazır:

“Dielektrikin elektrik qütbləşməsi bir cismin elektromotor qüvvənin təsiri altında daxil olduğu və bu qüvvənin dayandırılması ilə eyni vaxtda yox olan deformasiya vəziyyətidir. Biz bunu elektromotor qüvvənin yaratdığı elektrik yerdəyişməsi adlandıra biləcəyimiz bir şey kimi düşünə bilərik. Elektrik keçirici qüvvə keçirici mühitdə hərəkət etdikdə orada cərəyan yaradır, lakin mühit keçirici deyilsə və ya dielektrikdirsə, onda cərəyan bu mühitdən keçə bilməz. Elektrik, bununla belə, onun içində elektrohərəkətçi qüvvə istiqamətində yerdəyişmə olur və bu yerdəyişmənin böyüklüyü elektromotor qüvvənin böyüklüyündən asılıdır. Əgər elektromotor qüvvə artırsa və ya azalarsa, elektrik yerdəyişməsi də müvafiq olaraq eyni nisbətdə artır və ya azalır.

Yerdəyişmənin miqdarı yerdəyişmə sıfırdan maksimum dəyərə yüksəldikcə vahid ərazidən keçən elektrik miqdarı ilə ölçülür. Bu, elektrik qütbləşməsinin ölçüsüdür.

Qütbləşmiş dielektrik, elektrik cərəyanının müəyyən bir şəkildə paylandığı bir izolyasiya mühitinə səpələnmiş keçirici hissəciklər toplusundan ibarətdirsə, qütbləşmə vəziyyətindəki hər hansı bir dəyişiklik hər bir hissəcikdə elektrik enerjisinin paylanmasının dəyişməsi ilə müşayiət olunmalıdır; yəni yalnız keçirici hissəciyin həcmi ilə məhdudlaşsa da, real elektrik cərəyanı. Başqa sözlə desək, qütbləşmə vəziyyətində hər bir dəyişiklik əyilmə cərəyanı ilə müşayiət olunur. Eyni traktatda Maksvell deyir:

“Elektrik yerdəyişməsindəki dəyişikliklər açıq şəkildə elektrik cərəyanlarına səbəb olur. Lakin bu cərəyanlar yalnız yerdəyişmənin dəyişməsi zamanı mövcud ola bilər və yerdəyişmə dağıdıcı boşalmaya səbəb olmadan müəyyən məbləği keçə bilmədiyi üçün bu cərəyanlar keçiricilərdə cərəyanlar kimi eyni istiqamətdə qeyri-müəyyən müddətə davam edə bilməz..

Maksvell qüvvələr sahəsinin Faraday konsepsiyasının riyazi şərhi olan sahənin gücü anlayışını təqdim etdikdən sonra qeyd olunan elektrik yerdəyişməsi və yerdəyişmə cərəyanı anlayışları üçün riyazi əlaqəni yazır. O, belə nəticəyə gəlir ki, keçiricinin yükü deyilən şey ətrafdakı dielektrikin səthi yüküdür, enerji gərginlik halında dielektrikdə saxlanılır, elektrik cərəyanının hərəkəti hərəkətlə eyni şərtlərə tabedir. sıxılmayan mayenin. Maksvell özü nəzəriyyəsini belə ümumiləşdirir:

“Elektrikləşmənin enerjisi bərk, maye və ya qaz, sıx mühit və ya seyrəkləşmiş və ya elektrik hərəkətini ötürə bilən dielektrik mühitdə cəmləşmişdir.

Enerji mühitin hər bir nöqtəsində elektrik qütbləşməsi adlanan deformasiya vəziyyəti şəklində olur, onun böyüklüyü həmin nöqtədə hərəkət edən elektrohərəkətçi qüvvədən asılıdır ...

Dielektrik mayelərdə elektrik polarizasiyası induksiya xətləri istiqamətində gərginlik və induksiya xətlərinə perpendikulyar olan bütün istiqamətlərdə bərabər təzyiqlə müşayiət olunur; vahid sahəyə düşən bu gərginliyin və ya təzyiqin böyüklüyü ədədi olaraq həmin nöqtədə vahid həcmə düşən enerjiyə bərabərdir.”

Faradeyin ideyası olan bu yanaşmanın əsas fikrini daha aydın ifadə etmək çətindir: elektrik hadisələrinin baş verdiyi yer ətraf mühitdir. Sanki onun traktatında əsas olanın bu olduğunu vurğulamaq üçün Maksvell bunu aşağıdakı sözlərlə bitirir:

“Əgər biz bu mühiti bir fərziyyə kimi qəbul etsək, mən hesab edirəm ki, o, tədqiqatlarımızda mühüm yer tutmalıdır və onun fəaliyyətinin bütün təfərrüatları haqqında rasional fikir qurmağa çalışmalıyıq ki, bu da mənim bu traktatda daimi məqsədim idi. ”.

Maksvell dielektriklər nəzəriyyəsini əsaslandıraraq, öz anlayışlarını lazımi düzəlişlərlə maqnitizmə köçürdü və elektromaqnit induksiya nəzəriyyəsini yaratdı. O, bütün nəzəri konstruksiyasını indi məşhurlaşan bir neçə tənlikdə ümumiləşdirir: Maksvellin altı tənliyində.

Bu tənliklər mexanikanın adi tənliklərindən çox fərqlidir - onlar elektromaqnit sahəsinin strukturunu təyin edirlər. Mexanika qanunları maddənin mövcud olduğu kosmos bölgələrinə aid olduğu halda, Maksvell tənlikləri cisimlərin və ya elektrik yüklərinin mövcud olub-olmamasından asılı olmayaraq bütün fəzaya aiddir. Onlar sahədəki dəyişiklikləri, mexanika qanunları isə maddi hissəciklərin dəyişməsini müəyyən edir. Bundan əlavə, Nyuton mexanikası, Fəsildə dediyimiz kimi, imtina etdi. 6, məkan və zamanda hərəkətin davamlılığından, Maksvell tənlikləri isə hadisələrin davamlılığını təyin edir. Onlar məkan və zamanda bitişik hadisələri əlaqələndirirlər: sahənin "burada" və "indi" vəziyyətini nəzərə alaraq, biz yaxın vaxtlarda sahənin vəziyyətini yaxından çıxara bilərik. Sahənin belə bir anlayışı Faradeyin ideyasına tamamilə uyğundur. lakin iki əsrlik ənənə ilə keçilməz ziddiyyətdədir. Ona görə də müqavimətlə qarşılaşması təəccüblü deyil.

Maksvellin elektrik nəzəriyyəsinə qarşı irəli sürülən etirazlar çoxsaylı idi və həm nəzəriyyənin əsasını təşkil edən fundamental anlayışlarla, həm də bəlkə də daha çox, Maksvellin ondan nəticələr çıxarmaq üçün istifadə etdiyi həddən artıq sərbəst üsulla bağlı idi. Maksvell öz nəzəriyyəsini Puankarenin dəqiq dediyi kimi, elm adamlarının bəzən özlərinə yeni nəzəriyyələr yaratmağa icazə verdiyi teoloji istiqamətlərə istinad edərək, “barmaqların cəldliyi” ilə addım-addım qurur. Analitik konstruksiya zamanı Maksvell açıq-aşkar ziddiyyətlə qarşılaşdıqda, o, azadlıqların qarşısını almaqla dövrü aşmaqdan çəkinmir. Məsələn, üzvü xaric etmək, ifadənin yersiz işarəsini tərsi ilə əvəz etmək, hərfin mənasını dəyişmək ona heç nəyə başa gəlmir. Amperin elektrodinamikasının yanılmaz məntiqinə heyran olanlar üçün Maksvellin nəzəriyyəsi xoşagəlməz təəssürat yaratmalı idi. Fiziklər onu nizama sala bilmədilər, yəni məntiqi xətalardan və uyğunsuzluqlardan xilas edə bilmədilər. Amma. digər tərəfdən, daha sonra görəcəyimiz kimi, optikanı elektriklə üzvi şəkildə birləşdirən nəzəriyyədən əl çəkə bilmədilər. Buna görə də ötən əsrin sonlarında aparıcı fiziklər Hertsin 1890-cı ildə irəli sürdüyü tezisə sadiq qaldılar: Maksvellin elektromaqnetizm nəzəriyyəsinə gəldiyi əsaslandırma və hesablamalar bizim düzəldə bilməyəcəyimiz səhvlərlə dolu olduğundan, gəlin qəbul edək. Maksvellin altı tənliyi ilkin fərziyyə kimi, bütün elektromaqnetizm nəzəriyyəsinin əsaslanacağı postulatlar kimi. Hertz deyir ki, “Maksvellin nəzəriyyəsində əsas şey Maksvell tənlikləridir”.

21. İŞIĞIN ELEKTROMAQNİTİK NƏZƏRİYYƏSİ

Veberin bir-birinə nisbətən hərəkət edən iki elektrik yükünün qarşılıqlı təsir qüvvəsi üçün tapdığı düstur müəyyən sürət mənasını daşıyan bir əmsal ehtiva edir. Veberin özü və Kohlrausch klassik hala gələn 1856-cı il işində bu sürətin dəyərini eksperimental olaraq təyin etdilər; bu dəyərin işıq sürətindən bir qədər böyük olduğu ortaya çıxdı. Növbəti il ​​Kirchhoff "Veberin nəzəriyyəsindən tel boyunca elektrodinamik induksiyanın yayılması qanununu çıxardı: müqavimət sıfırdırsa, elektrik dalğasının yayılma sürəti telin kəsişməsindən, təbiətindən asılı deyildir. və elektrik sıxlığı və vakuumda işığın yayılma sürətinə demək olar ki, bərabərdir. Veber 1864-cü ildə nəzəri və eksperimental işlərindən birində Kirchhoffun nəticələrini təsdiqlədi, Kirchhoff sabitinin kəmiyyətcə elektromaqnit vahidinin tərkibindəki elektrostatik vahidlərin sayına bərabər olduğunu göstərdi və elektrik cərəyanının yayılma sürətinin üst-üstə düşdüyünü qeyd etdi. dalğalar və işığın sürəti iki hadisə arasında sıx əlaqənin olduğunun göstəricisi kimi qəbul edilə bilər. Bununla belə, bu barədə danışmazdan əvvəl, ilk növbədə elektrikin yayılma sürəti anlayışının əsl mənasının nə olduğunu dəqiq öyrənmək lazımdır: "və bu məna," Veber melanxoliya ilə yekunlaşdırır, "heç də böyük ümidlər oyatmaq deyil. ."

Maksvellin heç bir şübhəsi yox idi, bəlkə də Faradeyin işığın təbiəti ilə bağlı fikirlərində dəstək tapdığı üçün (bax § 17).

Maksvell yazır: “Bu traktatın müxtəlif yerlərində işığın elektromaqnit nəzəriyyəsini təqdim etmək üçün dördüncü hissənin XX fəslindən başlayaraq, “bir bədəndən digərinə ötürülən mexaniki hərəkətin köməyi ilə elektromaqnit hadisələrini izah etməyə cəhd edilmişdir. bu cisimlər arasındakı boşluğu tutan bir mühit vasitəsilə. İşığın dalğa nəzəriyyəsi də bir növ mühitin mövcudluğuna imkan verir. İndi göstərməliyik ki, elektromaqnit mühitinin xassələri işıq saçan mühitin xüsusiyyətləri ilə eynidir...

Biz mühitin müəyyən xassələri üçün ədədi qiymət əldə edə bilərik, məsələn, pozğunluğun onun vasitəsilə yayılma sürəti, bu, elektromaqnit təcrübələrindən hesablana bilən və birbaşa işıq vəziyyətində müşahidə oluna bilər. Əgər aşkar edilsəydi ki, elektromaqnit pozuntularının yayılma sürəti təkcə havada deyil, digər şəffaf mühitlərdə də işığın sürəti ilə eynidir, biz işığı elektromaqnit hadisəsi hesab etmək üçün əsaslı səbəb əldə edərdik və sonra optik və elektrik sübutlarının birləşməsi, hisslərimizdən gələn sübutların məcmusuna əsaslanaraq, digər materiya formaları vəziyyətində aldığımız ətraf mühitin reallığının eyni sübutunu verəcəkdir" ( Həmin yerdə rus nəşrinin 550-551-ci səhifələri).

1864-cü ilin ilk işində olduğu kimi, Maksvell tənliklərindən çıxış edir və bir sıra çevrilmələrdən sonra belə nəticəyə gəlir ki, vakuumda eninə yerdəyişmə cərəyanları işıqla eyni sürətlə yayılır, bu da "elektromaqnit nəzəriyyəsinin təsdiqini təmsil edir. işıq” – Maksvell əminliklə bildirir.

Sonra Maksvell elektromaqnit pozuntularının xassələrini daha ətraflı öyrənir və bu gün artıq yaxşı məlum olan nəticələrə gəlir: salınan elektrik yükü dəyişən maqnit sahəsi ilə ayrılmaz şəkildə bağlı olan alternativ elektrik sahəsi yaradır; Bu, Oersted təcrübəsinin ümumiləşdirilməsidir. Maksvell tənlikləri məkanın istənilən nöqtəsində zamanla sahədəki dəyişiklikləri izləməyə imkan verir. Belə bir araşdırmanın nəticəsi göstərir ki, fəzanın hər bir nöqtəsində elektrik və maqnit rəqsləri yaranır, yəni elektrik və maqnit sahələrinin intensivliyi dövri olaraq dəyişir; bu sahələr bir-birindən ayrılmaz və qarşılıqlı perpendikulyar qütbləşir. Bu rəqslər kosmosda müəyyən sürətlə yayılır və eninə elektromaqnit dalğası əmələ gətirir: hər bir nöqtədə elektrik və maqnit rəqsləri dalğanın yayılma istiqamətinə perpendikulyar olur.

Maksvellin nəzəriyyəsindən irəli gələn bir çox xüsusi nəticələr arasında biz aşağıdakıları qeyd edirik: dielektrik sabitinin verilmiş mühitdə optik şüaların sındırma əmsalının kvadratına bərabər olması ifadəsi, xüsusilə tez-tez tənqid olunur; işığın yayılması istiqamətində işıq təzyiqinin olması; iki qütbləşmiş dalğanın ortoqonallığı - elektrik və maqnit.

22. ELEKTROMAQNITİ DALĞALAR

§ 11-də biz artıq dedik ki, Leyden qabının boşaldılmasının salınım xarakteri müəyyən edilmişdir. 1858-ci ildən 1862-ci ilə qədər olan bu hadisə yenidən Vilhelm Feddersen (1832-1918) tərəfindən diqqətlə təhlilə məruz qalmışdır. O qeyd etdi ki, iki kondansatör plitəsi kiçik bir müqavimətlə birləşdirilirsə, boşalma salınım xarakteri daşıyır və salınma dövrünün müddəti kondansatörün tutumunun kvadrat kökü ilə mütənasibdir. 1855-ci ildə Tomson potensial nəzəriyyədən belə nəticəyə gəldi ki, salınan boşalmanın salınma müddəti kondansatörün tutumunun hasilinin kvadrat kökü ilə mütənasibdir və onun özünü induksiya əmsalına uyğundur. Nəhayət, 1864-cü ildə Kirchhoff salınan boşalma nəzəriyyəsini verdi və 1869-cu ildə Helmholtz ucları kondansatör plitələrinə birləşdirilən bir induksiya bobinində də oxşar rəqslərin alına biləcəyini göstərdi.

1884-cü ildə Helmholtzun keçmiş tələbəsi və köməkçisi olan Heinrich Hertz (1857-1894) Maksvellin nəzəriyyəsini öyrənməyə başladı (bax. Ch. 12). 1887-ci ildə Helmholtz təcrübələrini iki induksiya sarğı ilə təkrarladı. Bir neçə cəhddən sonra o, indi hamıya məlum olan klassik eksperimentlərini səhnələşdirməyi bacardı. "Generator" və "rezonator" köməyi ilə Hertz eksperimental olaraq sübut etdi (bu gün bütün dərsliklərdə təsvir olunan şəkildə) salınan boşalma kosmosda iki rəqsdən - elektrik və maqnitdən ibarət, qütblü perpendikulyar dalğalara səbəb olur. bir-birinə. Hertz də bu dalğaların əks olunmasını, sınmasını və interferensiyasını qurdu və göstərdi ki, onun bütün təcrübələri Maksvellin nəzəriyyəsi ilə tam izah edilə bilər.

Bir çox eksperimentator Hertsin kəşf etdiyi yol ilə qaçdı, lakin onlar işıq və elektrik dalğalarının oxşarlığını başa düşmək üçün çox şey əlavə edə bilmədilər, çünki Hertzin götürdüyü eyni dalğa uzunluğundan (təxminən 66 sm) istifadə edərək, diffraksiya hadisələri ilə qarşılaşdılar. bütün digər təsirlər. Bunun qarşısını almaq üçün o dövrdə praktiki olaraq həyata keçirilə bilməyən belə böyük ölçülü qurğulara ehtiyac var idi. Avqusto Riqi (1850-1920) irəliyə doğru böyük bir addım atdı, o, yaratdığı yeni tip generatorun köməyi ilə bir neçə santimetr uzunluğunda dalğaları həyəcanlandırmağa müvəffəq oldu (əksər hallarda 10,6 sm uzunluğunda dalğalarla işləyirdi). Beləliklə, Rigi bütün optik hadisələri əsasən müvafiq cihazların analoqları olan cihazların köməyi ilə təkrarlaya bildi. optik cihazlar. Xüsusilə, Riqi elektromaqnit dalğalarının ikiqat refraksiyasını əldə edən ilk şəxs oldu. 1893-cü ildə başlayan və elmi jurnallarda dərc olunan qeyd və məqalələrdə vaxtaşırı təsvir edilən Riqanın işi daha sonra 1897-ci ildə nəşr olunan indi klassik "Ottica delle oscillazioni elettriche" ("Elektrik rəqslərinin optikası") kitabında birləşdirildi və əlavə edildi. onun adı təkcə fizika tarixində bütöv bir dövrün məzmununu ifadə edir.

Boruya yerləşdirilmiş metal tozunun yaxınlıqdakı elektrostatik maşından gələn axıdmanın təsiri altında keçiricilik qabiliyyəti 1884-cü ildə Snez (1853-1922) tərəfindən öyrənilmiş və on il sonra bu qabiliyyət Dodge ad və bir çox başqaları tərəfindən istifadə edilmişdir. elektromaqnit dalğalarını göstərmək üçün. Riqa generatorunu və Demolish indikatorunu "antenna" və "topraklama" kimi zəka ideyaları ilə birləşdirərək, 1895-ci ilin sonunda Guglielmo Marconi (1874-1937) ilk praktiki təcrübələri uğurla həyata keçirdi ( Bildiyiniz kimi, radionun ixtirasında prioritet 1895-ci il mayın 7-də Rusiya Fizika İnstitutunun Fizika kafedrasının iclasında məruzəsini oxuyan rus alimi A.S.) sürətli inkişafı və heyrətamiz nəticələri həqiqətən möcüzə ilə həmsərhəd olan radioteleqrafiya sahəsində.

https://www.scam.expert düzgün forex brokerini necə seçmək olar.

İşıq Suvorov Sergey Georgieviçə nə deyir

Maksvellin elektromaqnit sahəsi nəzəriyyəsi

Maksvellin ləyaqəti ondan ibarətdir ki, o, elektromaqnit dalğalarını yaradan elektrik və maqnit intensivliklərinin qiymətlərinin müəyyən elektrik və maqnit xüsusiyyətləri olan mühitlərdə onların yayılma sürəti ilə bağlı olduğu tənliklərin riyazi formasını tapmışdır. Bir sözlə, Maksvellin məziyyəti nəzəriyyənin yaradılmasındadır elektromaqnit sahələri.

Bu nəzəriyyənin yaradılması Maksvelə daha bir əlamətdar fikri ifadə etməyə imkan verdi.

Cərəyanların və yüklərin qarşılıqlı təsirinin xüsusi vəziyyətində o, elektrik və maqnit gərginliklərini ölçdü, maddi mühitdən ("boşluq") məhrum bir məkanın elektrik və maqnit xassələrini xarakterizə edən kəmiyyətləri nəzərə aldı. Bütün bu məlumatları tənliklərində əvəz edərək, elektromaqnit dalğasının yayılma sürətini hesabladı. Onun hesablamalarına görə, saniyədə 300 min kilometrə, yəni işığın sürətinə bərabər olduğu ortaya çıxdı! Lakin bir vaxtlar işığın sürəti sırf optik olaraq müəyyən edilirdi: işıq siqnalının mənbədən qəbulediciyə qədər keçdiyi məsafə onun hərəkət zamanına bölünürdü; eyni zamanda, heç kim elektrik və maqnit intensivliyi və ya mühitin elektrik və maqnit xüsusiyyətləri haqqında düşünə bilməzdi.

Bu sürətlərin üst-üstə düşməsi təsadüfdürmü?

Maksvell cəsarətli bir fərziyyə irəli sürdü: işığın sürəti və elektromaqnit dalğalarının sürəti eynidir, çünki işıq eyni təbiətə malikdir - elektromaqnit.

Cənab Tompkinsin macəralarından müəllif Qamov Georgi

FƏSİL 9 Maksvellin Cini Aylar boyu inanılmaz sərgüzəştlərə gedərkən və bu müddət ərzində professor cənab Tompkinsi fizikanın sirlərinə buraxmaq fürsətini heç vaxt əldən vermədi, cənab Tompkins getdikcə Miss Maudun cazibəsinə hopmağa başladı. Nəhayət, gün gəldi

Tibbi Fizika kitabından müəllif Podkolzina Vera Aleksandrovna

42. Maksvell nəzəriyyəsinin konsepsiyası. Yerdəyişmə cərəyanı C.Maksvell klassik fizika çərçivəsində elektromaqnit sahəsinin nəzəriyyəsini yaratmışdır. C.Maksvellin nəzəriyyəsi iki müddəaya əsaslanır.1. Hər hansı bir yerdəyişmiş elektrik sahəsi burulğan maqnit sahəsi yaradır. dəyişən

Nisbilik Nəzəriyyəsi kitabından - iyirminci əsrin saxtakarlığı müəllif Sekerin Vladimir İliç

6.4. Maksvel tənliklərinin dəyişməzliyi haqqında Mənbənin müəyyən sürətlə hərəkət etdiyi sistemdə elektromaqnit şüalanmasının yayılmasını təsvir edərkən Maksvel tənliklərinin dəyişməzliyi (sabitliyi) tələbi riyazi formadadır.

Fizika Tarixi Kursu kitabından müəllif Stepanoviç Kudryavtsev Pavel

Lazerin tarixi kitabından müəllif Bertolotti Mario

Elektromaqnit sahəsi nəzəriyyəsinin yaranması və inkişafı Fresnelin köndələn işıq dalğaları haqqında fərziyyəsi efirin, yəni işığın titrəyişlərinin yayıldığı hipotetik mühitin təbiəti ilə bağlı fizika üçün bir sıra çətin problemlər qoydu. Bunlardan əvvəl

Efirin tarixi kitabından müəllif Terentyev Mixail Vasilieviç

Maksvelin Elektromaqnetizm Nəzəriyyəsi Bir əsr sonra, 1864-cü ildə J.C.Maksvel (1831-1879) işıq vibrasiyalarının elastik deyil, elektromaqnit xarakterini kəşf edərək, bunu onun adını daşıyan və müxtəlif elektrik və maqnit hadisələrini təsvir edən məşhur tənliklərdə ümumiləşdirdi.

Müasir fizikanı kim icad edib? Qaliley sarkacından kvant cazibəsinə qədər müəllif Qorelik Gennadi Efimoviç

Fəsil 4 Elektromaqnit sahəsi anlayışının yaranması. M. Faraday, J. K. Maksvell 4.1. 19-cu əsrdə İngiltərə Faraday tərəfindən özünü induksiyanın kəşfi (1831), Maksvell tərəfindən yerdəyişmə cərəyanının tətbiqi (1867) və məsələn, parlament islahatı kimi hadisələr arasında birbaşa əlaqə tapmaq mümkün deyil.

Hyperspace kitabından Kaku Michio tərəfindən

Kralın Yeni Ağlı kitabından [Kompüterlər, təfəkkür və fizika qanunları haqqında] müəllif Penrose Roger

Müəllifin kitabından

Fəsil 5 Birinci və vahid sahə nəzəriyyəsi

Müəllifin kitabından

Faradeyin güc xəttindən Maksvell sahəsinə Hətta təhsilin olmaması bəzən istedadlı insanın böyük kəşf etməyə kömək edir. Dəmirçinin oğlu, cildçi şagird olan Faraday öz-özünə dərs deyirdi, lakin elmə olan marağı və bacarığı ilə görkəmli bir adamın diqqətini çəkdi.

Müəllifin kitabından

Sahə nəzəriyyəsi - fizikanın dili Sahələr anlayışı ilk dəfə 19-cu əsrin görkəmli ingilis alimi tərəfindən təqdim edilmişdir. Michael Faraday. Kasıb bir dəmirçinin oğlu Faraday elektrik və maqnitlə mürəkkəb təcrübələr aparan, özünü öyrədən dahi idi. O, uzun kimi güc xətlərini təmsil edirdi

Müəllifin kitabından

Qravitasiya sahəsi nəzəriyyəsini tərtib edən Eynşteynə fiziki prinsip, Riemann'ın işindən xəbərsiz, bu prinsipi ifadə etmək üçün lazım olan riyazi dil və bacarıqdan məhrum idi. Üç uzun, ruhdan salan il (1912-1915) keçirdi

Müəllifin kitabından

Simli sahə nəzəriyyəsi Faradeyin qabaqcıl işindən bəri bütün fiziki nəzəriyyələr sahələr kimi yazılmışdır. Maksvellin işıq nəzəriyyəsi Eynşteynin nəzəriyyəsi kimi sahə nəzəriyyəsinə əsaslanır. Əslində, bütün hissəciklər fizikası sahə nəzəriyyəsinə əsaslanır. Buna əsaslanmır

1860-1865-ci illərdə D.Maksvell zirvəsi Maksvel tənlikləri sistemi olan elektromaqnit sahəsinin nəzəriyyəsini işləyib hazırladı. Maksvellin nəzəriyyəsi klassik fizikanın inkişafına ən böyük töhfə idi və ümumi nöqteyi-nəzərdən stasionar yüklərin elektrostatik sahəsindən işığın elektromaqnit təbiətinə qədər geniş spektrli hadisələri əhatə etməyə imkan verdi.

Maksvell nəzəriyyəsi elektromaqnit sahəsinin fenomenoloji nəzəriyyəsidir. Bu o deməkdir ki, mühitdə baş verən və elektrik və maqnit sahələrinin yaranmasına səbəb olan hadisələrin daxili mexanizmi nəzəriyyədə nəzərə alınmır.

Maksvell nəzəriyyəsi elektromaqnit sahəsinin makroskopik nəzəriyyəsidir. Makroskopik yüklərin və cərəyanların yaratdığı elektrik və maqnit sahələri ilə məşğul olur.

Maksvellin birinci tənliyi elektromaqnit induksiya qanununun ümumiləşdirilməsidir. Maksvell kosmosun istənilən nöqtəsində dəyişən maqnit sahəsinin yarandığını irəli sürdü burulğan elektrik sahəsi, dirijorun bu nöqtədə olub-olmamasından asılı olmayaraq.

Elektrik sahəsinin gücü vektorunun E-nin ixtiyari qapalı L dövrəsi boyunca dövranı, əks işarə ilə qəbul edilmiş L döngəsi ilə məhdudlaşan S səthindən keçən maqnit axınının dəyişmə sürətinə bərabərdir:

Elektrik sahəsi (vorteks) alternativ maqnit sahəsi tərəfindən yaradılır.

Ancaq elektrik və maqnit sahələrinin vəhdətindən çıxış etsək, əks prosesin mövcudluğunu güman edə bilərik: maqnit sahəsi alternativ elektrik sahəsi tərəfindən yaradılmalıdır. Bu fikri inkişaf etdirərək, Maksvell yerdəyişmə cərəyanı anlayışını təqdim etdi.

Bir kondansatör olan bir dövrə alternativ bir gərginlik mənbəyinə qoşularsa, onda bir cərəyan görünəcəkdir. Ancaq bu cərəyan kondansatör plitələrindən necə bağlanır? Xarici dövrədə cərəyan I kondansatör plitəsinin q yükünün dəyişməsi ilə əlaqələndirilir

işarəsi "> S və işarəsi" > D - plitələr arasında elektrik yerdəyişməsi (D = işarəsi "> Mən keçirici cərəyanın fiziki mənasını itirdim, plitələr arasında elektrik yerdəyişməsində dəyişiklik sürətini təsvir etməyə başladı. kondansatörün və buna görə də yan cərəyan seçimi adlanır"> Yer dəyişdirmə cərəyanı yüklərin yönəldilmiş hərəkəti ilə deyil, alternativ elektrik sahəsi tərəfindən yaradılan, lakin keçirici cərəyanla eyni şəkildə yaradılan xüsusi bir cərəyandır. maqnit sahəsi yaradır.

Aşağıdakı kimi yerdəyişmə cərəyanı sıxlığı (14..gif" border="0" align="absmiddle" alt="(!LANG:)

Ümumiləşdirilmiş məcmu cari qanun aşağıdakı formaya malikdir:

">L işarəsi bu dövrə ilə məhdudlaşan səthə nüfuz edən ümumi cərəyana bərabərdir.

B vektorunun dövriyyəsi üçün (14.3) tənliyi yazıla bilər:

definition-e "> inteqral formada ikinci Maksvell tənliyi.

Maksvellin üçüncü tənliyi elektrik sahəsinin gücü vektorunun ixtiyari qapalı S səthindən axması üçün Ostroqradski-Qauss teoremidir, qapalı səth S daxilində qapalı "> V ümumi yük işarəsini əhatə edir:

define-e "> Dördüncü Maksvell tənliyi ixtiyari qapalı S səthindən keçən maqnit axını üçün Ostroqradski-Qauss teoremidir: qapalı səthdən keçən vektor axını sıfıra bərabərdir.

seçim"> Bu tənlik təbiətdə sərbəst maqnit yüklərinin olmamasının nəticəsidir.

Maksvell tənlikləri (14.1), (14.4), (14.5), (14.6) göstərir ki, elektrik sahəsinin mənbələri ya elektrik yükləri, ya da zamanla dəyişən maqnit sahələri ola bilər. Maqnit sahələri ya hərəkət edən elektrik yükləri (elektrik cərəyanları) və ya alternativ elektrik sahələri ilə həyəcanlana bilər. Tənliklər elektrik və maqnit sahələrinə görə simmetrik deyil. Bu, təbiətdə elektrik yüklərinin olmasına baxmayaraq, maqnit yüklərinin olmaması ilə əlaqədardır. Elektrodinamika tənliklərinin simmetriyasına nail olmaq istəyi Dirakı maqnit yüklərinin - monopolların mövcudluğu haqqında fərziyyə irəli sürməyə vadar etdi. Monopolların eksperimental aşkarlanması üçün edilən çoxsaylı cəhdlər hələ də müsbət nəticə verməyib.

Maksvell tənlikləri eksperimental faktların ümumiləşdirilməsi ilə əldə edilən elektrodinamika aksiomalarıdır.

Maksvellin fundamental tənliklərində elektromaqnit sahəsinin həyəcanlandığı mühitin xassələrini xarakterizə edən sabitlər yoxdur. Münasibətlər (material tənliklər), onun köməyi ilə maddələrin elektrik və maqnit xüsusiyyətləri düsturu təqdim olunur !lang::

formula" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook785/files/epsilon.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(!LANG:.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(!LANG:- mühitin elektrik keçiriciliyi.

Maksvell tənliklərinin fiziki mahiyyəti ondan ibarətdir ki, elektromaqnit sahəsi yalnız nisbi olaraq elektrik və maqnit sahələrinə bölünə bilər. Dəyişən maqnit sahəsi elektrik sahəsi yaradır, dəyişən elektrik sahəsi isə bir maqnit sahəsini həyəcanlandırır və bu sahələr bir-biri ilə bağlıdır - vahid bir bütövlük var - elektromaqnit sahəsi.

Bəzi istinad sistemlərində B = const və ya E = const və sonra (14.1) və (14.4) tənlikləri daha sadə forma alır. Bu xüsusi hallarda elektrik və maqnit sahələri bir-birindən asılı olmayaraq nəzərdən keçirilə bilər..gif" border="0" align="absmiddle" alt="(!LANG:

2) işarəsi "> q, maqnit sahəsinin mənbələri yalnız I keçirici cərəyanlardır.

Riyazi əməliyyatlardan istifadə etməklə (Stoks teoreminə əsasən) Maksvell tənlikləri (14.1), (14.4) də diferensial formada təqdim edilə bilər:

diferensial formada Maksvell tənliklərini təyin edin:

"e"> elektromaqnit dalğasını təyin edin.

Elektromaqnit dalğaları ya alternativ cərəyan rəqsləri (aşağı tezliklər), ya da lampa və ya yarımkeçirici cihazlarda sürətlə hərəkət edən yüklər (daha yüksək tezliklər) ilə həyata keçirilən proseslər nəticəsində və ya atomdaxili proseslər və ya metallarda elektronların yavaşlaması səbəbindən antenalar tərəfindən yaradıla bilər. (işıq və rentgen şüaları) və s.

Elektromaqnit sahəsi maddənin xüsusi formasıdır və tamamilə maqnit sahələrinin elektrik gücü vektoru E və induksiya vektoru B (və ya güc vektoru H) ilə müəyyən edilir.

E və B vektorları bir-birinə, eləcə də dalğanın yayılma istiqamətinə perpendikulyardır, şək. 61
. Bu səbəbdən qeyri-məhdud bir məkanda elektromaqnit dalğası olur eninə dalğa.

E və H vektorları üçün dalğa tənlikləri aşağıdakı formaya malikdir:

formula" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook785/files/130-2.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(!LANG:

formula haradadır" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook785/files/epsilon0.gif" border="0" align="absmiddle" alt="(!LANG:və ">v" işarəsi.

Elektromaqnit sahəsinin enerji ötürülməsi Umov-Poynting vektoru ilə xarakterizə olunur

işarəsi ">S - elektromaqnit enerji axınının sıxlığı.

Enerji axınının istiqaməti faza sürətinin istiqaməti ilə üst-üstə düşür v, E və H vektorları ilə birlikdə vektorların sağ əlli üçünü təşkil edir.

Müxtəlif uzunluqlu (tezlik) elektromaqnit dalğaları arasında fundamental fərq yoxdur. O, yalnız maddə ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, dalğa uzunluğunun nisbəti və müşahidə olunan təsirin bəzi ölçü xarakteristikaları vacib olduqda özünü göstərir.

Elektromaqnit dalğalarını dalğa uzunluğu intervallarına görə təsnif etmək adətdir. Əsas intervalların qısa təsvirini veririk.

1. Uzun radio dalğalarının diapazonu (tərif "> 2. Orta və qısa radio dalğalarının diapazonu (tərif"> 3. Metr diapazonu (10 - 1 m).

Bu radio dalğa diapazonu televiziya və radar üçün istifadə olunur. Televiziyada təkcə səsi deyil, görüntüləri də uzaq məsafələrə ötürmək lazımdır. Buna görə də, yüksək keyfiyyətli iş üçün bir radio stansiyasından daha böyük bir tezlik diapazonu lazımdır. Bu diapazonda dalğaların yayılmasının dezavantajı odur ki, onlar ionosferdən yaxşı keçirlər və buna görə də Yer səthinin ətrafında dolanmırlar. Bununla əlaqədar olaraq, çoxlu relay stansiyaları qurmaq lazımdır və ya peyklər xüsusi seçilmiş Yerə yaxın orbitlərə buraxılır, daim verilmiş ərazinin üstündə yerləşir və rele rolunu oynayır.

Radar dalğaların müəyyən bir istiqamətə fokuslanmasını tələb edir. Bunun üçün anten reflektorunun ölçüləri dalğa uzunluğu ilə eyni və ya daha böyük ölçüdə idi.

4. Santimetr diapazonu (müəyyən edilmiş "> 5. Millimetr (mikrodalğalı) diapazonu (10 - 1 mm)

Bu diapazondan elmi məqsədlərlə olduğu kimi dəqiq radar üçün də istifadə olunur, çünki çox atomlu molekulların fırlanma spektrləri bu diapazona aiddir və molekulların strukturu millimetr dalğalarının udulmasına əsasən mühakimə edilə bilər.

6. İnfraqırmızı diapazon (tərif "> 7. Görünən işıq (0,7 - 0,45 mikron).

Bu diapazon gözlərimizlə qəbul etdiyimiz bütün məlumatları əks etdirir.

8. Ultraviyole diapazonu (0,4 - 0,1 mikron).

Bu diapazonun dalğaları maddəyə aktiv təsir göstərə bilir. Günəşdən və ya kvars lampasından ultrabənövşəyi bronzlaşma güclü fizioloji təsir göstərə bilər və hətta yanıqlara səbəb ola bilər. Maddə ilə güclü qarşılıqlı təsirə görə Günəşin ultrabənövşəyi şüalanması atmosfer tərəfindən demək olar ki, tamamilə udulur (99%-ə qədər) və bu, Yerdə həyatın mövcudluğu üçün şəraitin yaranmasının yeganə səbəbidir.

9. X-ray və qamma şüalanma diapazonu (0,1 µm-dən az).

Bu şüalanma tibbdə, eləcə də qüsurların aşkarlanması texnologiyasında geniş istifadə olunur. X-ray lazerləri düşmən hədəflərini məhv etmək üçün istifadə olunur, qamma şüaları nüvə silahlarının məhv edilməsində amillərdən biridir.

Nəzarət sualları və tapşırıqlar

1. Maksvell tərəfindən elektromaqnit induksiya qanununun ümumiləşdirilməsi nədir?
2. Yanlış cərəyan nədir və onu necə aşkar etmək olar?
3. Burulğan elektrik sahəsi nədir? Onun hansı xüsusiyyətləri var?
4. Maksvell tənliklərinin tam sistemini yazın. Bu tənliklərin fiziki mənası nədir?
5. Maddi tənlikləri yazın.
6. Stasionar elektrik və maqnit sahələri üçün Maksvell tənliklərini yazın.
7. Elektromaqnit dalğası nədir? Onun hansı xüsusiyyətləri var?
8. Elektromaqnit dalğasının dalğa tənliklərini yazın.
9. Elektromaqnit dalğasının faza səthinin yayılma sürətini nə müəyyənləşdirir?
10. Elektromaqnit dalğalarının hansı diapazonlarını bilirsiniz?

Keçən əsrin 60-cı illərində (təxminən 1860-cı illərdə) Maksvell Faradeyin ideyalarına əsaslanaraq elektrostatika və elektromaqnetizm qanunlarını ümumiləşdirdi: elektrostatik sahə və maqnit sahəsi üçün Qauss-Ostroqradski teoremi; ümumi mövcud qanun ; elektromaqnit induksiya qanunu və nəticədə elektromaqnit sahəsinin tam nəzəriyyəsini işləyib hazırladı.

Maksvellin nəzəriyyəsi klassik fizikanın inkişafına ən böyük töhfə idi. O, stasionar yüklərin elektrostatik sahəsindən işığın elektromaqnit təbiətinə qədər geniş spektrli hadisələri vahid nöqteyi-nəzərdən başa düşməyə imkan verdi.

riyazi ifadə Maksvellin nəzəriyyəsinə dörd Maksvell tənliyi xidmət edir. adətən iki formada yazılır: inteqral və diferensial. İnteqral tənliklərdən diferensial tənliklər vektor analizinin iki teoreminin - Qauss teoremi və Stoks teoreminin köməyi ilə alınır. Gauss teoremi:

(1)

(2)

- oxlar üzrə vektor proyeksiyaları; V- səthlə məhdudlaşan həcm S.

Stoks teoremi: . (3)

burada çürük- vektor rotoru vektordur və Dekart koordinatlarında aşağıdakı kimi ifadə edilir: çürük , (4)

S- konturla məhdudlaşan sahə L.

Maksvell tənlikləri inteqral formada hərəkətsiz qapalı konturlar və elektromaqnit sahəsində əqli olaraq çəkilmiş səthlər üçün etibarlı əlaqələri ifadə edir.

Diferensial formada Maksvell tənlikləri elektromaqnit sahəsinin xüsusiyyətlərinin və bu sahənin hər bir nöqtəsində yüklərin və cərəyanların sıxlığının necə əlaqəli olduğunu göstərir.

12.1. Maksvellin birinci tənliyi

Bu, elektromaqnit induksiya qanununun ümumiləşdirilməsidir ,

və inteqral formada aşağıdakı formaya malikdir (5)

və burulğanlı elektrik sahəsinin dəyişən maqnit sahəsi ilə ayrılmaz şəkildə əlaqəli olduğunu iddia edir və bu, içərisində keçiricilərin olub-olmamasından asılı deyildir. (3) dən belə nəticə çıxır . (6)

(5) və (6) müqayisəsindən bunu tapırıq (7)

Bu diferensial formada ilk Maksvell tənliyidir.

12.2. qarışdırma cərəyanı. Maksvellin ikinci tənliyi

Maksvel ümumi mövcud qanunu ümumiləşdirdi alternativ elektrik sahəsinin, eləcə də elektrik cərəyanının maqnit sahəsinin mənbəyi olduğunu fərz etsək. Alternativ elektrik sahəsinin "maqnit təsirini" kəmiyyətcə xarakterizə etmək üçün Maksvell konsepsiyanı təqdim etdi. yan cərəyan.

Qauss-Ostroqradski teoreminə görə, qapalı səthdən elektrik qarışığının axını

Bu ifadəni zamana görə fərqləndirərək, sabit və deformasiya olunmayan bir səth əldə edirik S (8)

Bu düsturun sol tərəfi, məlum olduğu kimi, cari sıxlıq vektoru ilə ifadə olunan cərəyanın ölçüsünə malikdir. . (9)

Müqayisədən (8) və (9) belə çıxır ki, o, cərəyan sıxlığının ölçüsünə malikdir: A /m 2 . Maksvell yerdəyişmə cərəyanının sıxlığını adlandırmağı təklif etdi:

. (10)

Yanlış cərəyan . (11)

Yüklərin ötürülməsi ilə əlaqəli real cərəyana (keçirici cərəyan) xas olan bütün fiziki xüsusiyyətlərdən qarışdırma cərəyanı yalnız birini verir: maqnit sahəsi yaratmaq qabiliyyəti. Yanlış cərəyan vakuumda və ya dielektrikdə "axdıqda" heç bir istilik yaranmır. Yanlış cərəyana misal olaraq kondansatördən keçən alternativ cərəyanı göstərmək olar. Ümumi halda, keçirici və yerdəyişmə cərəyanları fəzada ayrılmır və biz keçirici və yerdəyişmə cərəyanlarının cəminə bərabər olan ümumi cərəyandan danışa bilərik: (12)

Bunu nəzərə alaraq Maksvell ümumi cari qanunu onun sağ tərəfinə qarışdırma cərəyanı əlavə edərək ümumiləşdirdi. (13)

Beləliklə, inteqral formada ikinci Maksvell tənliyi formaya malikdir:

. (14)

(3) dən belə nəticə çıxır . (15)

(14) və (15) müqayisəsindən bunu görürük . (16)

Bu diferensial formada ikinci Maksvell tənliyidir.

12.3. Üçüncü və dördüncü Maksvell tənlikləri

Maksvell elektrostatik sahə üçün Qauss-Ostroqradski teoremini ümumiləşdirdi. O, bu teoremin həm stasionar, həm də dəyişən istənilən elektrik sahəsi üçün etibarlı olduğunu irəli sürdü. Müvafiq olaraq, inteqral formada üçüncü Maksvell tənliyi formaya malikdir: . (I7) və ya . (18)

harada - pulsuz yüklərin toplu sıxlığı, \u003d C / m 3

(1) dən belə nəticə çıxır . (19)

(18) və (19) müqayisəsindən bunu görürük . (20)

Maksvellin dördüncü tənliyi inteqral və diferensial formadadır

aşağıdakı forma: , (21) . (22)

12.4. Diferensial formada Maksvell tənliklərinin tam sistemi

. (23)

Bu tənliklər sistemi mühitin elektrik və maqnit xassələrini xarakterizə edən maddi tənliklərlə tamamlanmalıdır:

, , . (24)

Beləliklə, elektrik və maqnit sahələri arasındakı əlaqənin kəşfindən sonra məlum oldu ki, bu sahələr bir-birindən asılı olmayaraq, ayrı-ayrılıqda mövcud deyillər. Kosmosda eyni vaxtda elektrik sahəsi yaratmadan alternativ maqnit sahəsi yaratmaq mümkün deyil.

Nəzərə alın ki, müəyyən istinad sistemində istirahətdə olan elektrik yükü bu istinad çərçivəsində yalnız elektrostatik sahə yaradır, lakin hərəkət etdiyi istinad çərçivələrində maqnit sahəsi yaradacaqdır. Eyni şey sabit bir maqnit üçün də tətbiq olunur. Onu da qeyd edək ki, Maksvell tənlikləri Lorentz çevrilmələri üçün invariantdır: üstəlik, inertial istinad sistemləri üçün TO Və TO' aşağıdakı əlaqələr mövcuddur: , . (25)

Yuxarıda göstərilənlərə əsaslanaraq belə bir nəticəyə gələ bilərik ki, elektrik və maqnit sahələri elektromaqnit sahəsi adlanan tək bir sahənin təzahürüdür. Elektromaqnit dalğaları şəklində yayılır.

8) Media interfeysində sərhəd şərtləri. Elektrostatik sahədə ideal keçirici. səth yükləri. Ucun yaxınlığında elektrik sahəsi.

Media interfeysində sərhəd şərtləri

Müxtəlif mütləq keçiricilikləri e 1 və e 2 olan iki dielektrik arasındakı interfeysdə, sahə gücünün tangensial komponentləri bir-birinə bərabərdir

Burada 1 indeksi birinci dielektrikə, 2 indeksi isə ikinciyə aiddir.

Şərtlər də bu formada təqdim edilə bilər

Bu sərhəd şərtlərindən daha bir şərt əldə etmək olar - sahə xətlərinin bir dielektrikdən digərinə keçərkən qırılma şərti:

q 1 və q 2 intensivlik (və ya yerdəyişmə) vektoru ilə media arasındakı interfeysin normalları arasındakı bucaqlardır.

Bu halda, intensivlik vektoru interfeysə perpendikulyardırsa, sahənin gücü kəskin şəkildə dəyişir.

İki dielektrik arasındakı interfeysdən keçərkən elektrik potensialı atlamalara məruz qalmır.

Elektrostatik sahədə ideal keçirici

Yüklənmiş bir keçiricinin səthinin yaxınlığında qüvvə xətləri onun səthinə perpendikulyardır və buna görə də yükü keçiricinin səthindəki hər hansı bir xətt boyunca hərəkət etdirmək işi .

Elektrostatik hadisələr üçün keçiricinin içərisindəki sahə sıfırdır

Səthi yüklər

yük sıxlığı vahid uzunluğa, sahəyə və ya həcmə görə yükün miqdarıdır.

Dirijora artıq yük verilirsə, bu yük dirijorun səthinə yayılmışdır.

Dirijorun səthindəki sahənin gücü səthə normal boyunca hər bir nöqtəyə yönəldilməlidir, əks halda komponent səth boyunca yönəldilmiş görünür və bu, komponent yox olana qədər yüklərin hərəkətinə səbəb olacaqdır. Buna görə də, yüklərin tarazlığı vəziyyətində keçiricinin səthi ekvipotensial olacaqdır. Əgər keçirici cismə müəyyən q yükü verilirsə, o zaman o, tarazlıq şərtlərinə əməl olunması üçün paylanacaqdır. Təsəvvür edin ki, ixtiyari bir qapalı səth bədən daxilində tamamilə qapalıdır. Yüklər tarazlıqda olduqda keçiricinin daxilində heç bir nöqtədə sahə olmadığı üçün elektrik yerdəyişmə vektorunun səthdən axını sıfıra bərabərdir. Qauss teoreminə görə, səthin içindəki yüklərin cəbri cəmi də sıfıra bərabər olacaqdır.

Ucun yaxınlığında elektrik sahəsi

Ucun yaxınlığındakı gərginlik xətləri qalınlaşır və onlar çuxurlarda boşaldılır.

9) Keçiricilərin tutumunun və qarşılıqlı tutumunun əmsalları. Kondansatörler. Kondansatörlərin tutumu.

Keçiricilərin tutumunun və qarşılıqlı tutumunun əmsalları. Kondansatörler

Kondansatör(latdan. kondensar- "yığcam", "qalınlaşmaq") - müəyyən bir tutum dəyəri və aşağı ohmik keçiriciliyi olan iki terminal şəbəkəsi; elektrik sahəsinin yükü və enerji saxlama cihazı

Kondansatörün tutumu

Kondansatörün əsas xüsusiyyəti onun tutumu kondansatörün elektrik yükünü saxlamaq qabiliyyətini xarakterizə edən.

SI sistemində bir-birindən məsafədə yerləşən, hər biri sahəsi olan iki paralel metal plitədən ibarət düz bir kondansatörün tutumu düsturla ifadə edilir: sabit ədədi olaraq f / m-ə bərabərdir.

10) Elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsir enerjisi. Yüklənmiş keçiricilər sisteminin enerjisi. Yüklənmiş bir kondansatörün enerjisi. Elektrostatik sahənin enerji sıxlığı

Elektrik yüklərinin qarşılıqlı təsir enerjisi

Vakuumda olan iki nöqtə yükü bir-birinə bu yüklərin modullarının hasilinə mütənasib, aralarındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasib olan və bu yükləri birləşdirən düz xətt boyunca yönəldilmiş qüvvələrlə təsir edir. Bu qüvvələrə elektrostatik (Coulomb) deyilir.

Yüklənmiş keçiricilər sisteminin enerjisi

Yüklənmiş bir keçirici qarşılıqlı təsir göstərən nöqtə yükləri dəsti kimi təqdim edilə bilər. Onun keçiricilərə xas olan bir xüsusiyyəti var - dirijorun bütün həcmi ekvipotensialdır, yəni keçiriciyə daxil olan bütün yüklər üçün eyni potensial var. Buna görə, yüklənmiş bir keçiricinin enerjisini tapmaq üçün (5.10) düsturundan istifadə edə bilərsiniz.

, (5.11)

dirijorun yükü haradadır; dirijorun potensialıdır. Tək keçiricinin tutumunun tərifindən istifadə edərək düstur (5.11) aşağıdakı kimi yenidən yazıla bilər:

.(5.12)

(5.12) düsturundan belə çıxır ki, yüklənmiş keçiricinin enerjisi (yükün işarəsindən asılı olmayaraq) həmişə müsbət olur.

(5.11) ifadəsini nəzərə alaraq (5.10) düsturunun əhatə dairəsi dəyişdirilə bilər: nöqtə yüklərinin qarşılıqlı təsir enerjisini təyin etmək əvəzinə, yüklənmiş keçiricilərin qarşılıqlı təsir enerjisini hesablamaq üçün istifadə edilə bilər. Bu zaman (5.10)-dakı nöqtə yüklərinin parametrləri əvəzinə yüklənmiş keçiricilərin parametrləri görünəcəkdir.

Yuxarıda əldə edilən nəticələrə əsasən, nəzərdən keçirə bilərik ümumi vəzifə- tərif yüklənmiş keçiricilər sisteminin enerjisi.

Yüklənmiş keçiricilər sisteminin ən sadə nümunəsi bir kondansatördür. Bir kondansatördə yükün yerləşdiyi bir potensial var və yükün yerləşdiyi plitənin potensialı bərabərdir. (5.10) düsturuna əsasən belə bir yük sisteminin enerjisi kimi müəyyən edilir

kondansatör plitələri arasındakı potensial fərq haradadır. Bir kondansatörün tutumunun tərifindən (5.3) istifadə edərək, yüklənmiş bir kondansatörün enerjisi üçün düstur aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər:

Yüklənmiş kondansatörün enerjisi

Elektrik tutumu olan kondansatör plitələrində olarsa FROM elektrik yükləridir +q Və - q, onda (20.1) düsturuna əsasən, kondansatör plitələri arasındakı gərginlik

Elektrostatik sahənin enerji sıxlığı

Bu, həcm elementində olan sahənin potensial enerjisinin bu həcmə nisbətinə ədədi olaraq bərabər olan fiziki kəmiyyətdir. Vahid sahə üçün həcm enerji sıxlığı . Həcmi Sd olan düz bir kondansatör üçün, burada S plitələrin sahəsi, d plitələr arasındakı məsafədir, bizdə

Bunu nəzərə alaraq və

11) Elektrik sahəsində dielektriklər. Dielektrik polarizasiya. Qütbləşmə və elektrik induksiyası vektorları (elektrik qarışdırma). Dielektrik sabitliyi və həssaslıq

Elektrik sahəsində dielektriklər

Keçiricilərdən fərqli olaraq, dielektriklərin pulsuz yükləri yoxdur. Bütün yüklər bağlıdır: elektronlar onların atomlarına aiddir və bərk dielektriklərin ionları salınır.

kristal şəbəkənin düyünlərinin yaxınlığında.

Müvafiq olaraq, bir dielektrik elektrik sahəsinə yerləşdirildikdə, yüklərin yönəldilmiş hərəkəti olmur. Buna görə də, dielektriklər üçün keçiricilərin xüsusiyyətlərinə dair sübutlarımız keçmir - axırda bütün bu arqumentlər bir cərəyanın görünüşünün mümkünlüyünə əsaslanırdı. Həqiqətən, əvvəlki məqalədə ifadə edilən keçiricilərin dörd xüsusiyyətindən heç biri dielektriklərə aid deyil.

2. Dielektrikdə həcm yükünün sıxlığı sıfırdan fərqli ola bilər.

3. Gərginlik xətləri dielektrik səthinə perpendikulyar olmaya bilər.

4. Dielektrikin müxtəlif nöqtələri müxtəlif potensiala malik ola bilər. Buna görə də danışırıq

"dielektrik potensial" lazım deyil.

Ancaq buna baxmayaraq, dielektriklərin ən vacib ümumi xüsusiyyəti var və siz bunu bilirsiniz

(Dielektrikdə nöqtə yükünün sahə gücü üçün düsturu xatırlayın!). gərginlik

Dielektrik daxilində sahə vakuumla müqayisədə müəyyən sayda dəfə azalır.

"Dəyəri cədvəllərdə verilmişdir və dielektrik keçiriciliyi adlanır.

Dielektrik polarizasiya

Dielektriklərin polarizasiyası- bir dielektrikdə bağlı yüklərin məhdud yerdəyişməsi və ya elektrik dipollarının fırlanması ilə əlaqəli bir hadisə, adətən xarici elektrik sahəsinin təsiri altında, bəzən digər xarici qüvvələrin təsiri altında və ya kortəbii olaraq.

Dielektriklərin polarizasiyası ilə xarakterizə olunur elektrik polarizasiya vektoru. Elektrik qütbləşmə vektorunun fiziki mənası dielektrik həcminin vahidinə düşən dipol momentidir. Bəzən qütbləşmə vektoru qısaca sadəcə qütbləşmə adlanır.

Qütbləşmə vektoru təkcə adi dielektriklərin deyil, həm də ferroelektriklərin və prinsipcə oxşar xassələri olan hər hansı mühitin qütbləşməsinin makroskopik vəziyyətini təsvir etmək üçün tətbiq edilir. Bu, təkcə induksiya edilmiş qütbləşməni deyil, həm də spontan polarizasiyanı (ferroelektriklər üçün) təsvir etmək üçün tətbiq olunur.

Polarizasiya, həcminin hər hansı (və ya demək olar ki, hər hansı) elementində elektrik dipol momentinin olması ilə xarakterizə olunan bir dielektrik vəziyyətidir.

Xarici elektrik sahəsinin təsiri altında dielektrikdə induksiya olunan qütbləşmə ilə ferroelektriklərdə xarici sahə olmadığı halda baş verən kortəbii (spontan) qütbləşmə arasında fərq qoyulur. Bəzi hallarda dielektrik (ferroelektrik) qütbləşməsi mexaniki gərginliklərin, sürtünmə qüvvələrinin təsiri altında və ya temperaturun dəyişməsi səbəbindən baş verir.

Polarizasiya homojen bir dielektrik daxilində heç bir makroskopik həcmdə ümumi yükü dəyişmir. Bununla belə, onun səthində müəyyən səth sıxlığı σ olan bağlı elektrik yüklərinin görünməsi ilə müşayiət olunur. Bu bağlı yüklər dielektrikdə gücü E 0 olan xarici sahəyə qarşı yönəldilmiş E 1 gücündə əlavə makroskopik sahə yaradır. Dielektrik daxilində yaranan sahənin gücü E=E 0 -E 1 .

Qütbləşmə və elektrik induksiyası vektorları (elektrik qarışdırma)

Qütbləşmə vektoru- vektor fiziki kəmiyyəti, xarici elektrik sahəsi ilə maddənin vahid həcminə endirilən dipol momenti, dielektrik qütbləşmənin kəmiyyət xüsusiyyətləri.

Hərflə qeyd olunur, SI-də V / m ilə ölçülür.

elektrik induksiyası (elektrik yerdəyişməsi) elektrik sahəsinin gücü vektoru ilə qütbləşmə vektorunun cəminə bərabər olan vektor kəmiyyətidir.

Dielektrik sabitliyi və həssaslıq

Mütləq keçiricilik- elektrik induksiyasının elektrik sahəsinin gücündən asılılığını göstərən fiziki kəmiyyət. Xarici ədəbiyyatda ε hərfi ilə işarələnir, yerli ədəbiyyatda (burada adətən nisbi keçiriciliyi ifadə edir), kombinasiya əsasən istifadə olunur, burada elektrik sabiti. Bu məqalə istifadə edir.

Nisbi keçiricilik mühit ε izolyasiya edən (dielektrik) mühitin xassələrini xarakterizə edən ölçüsüz fiziki kəmiyyətdir. Bu, elektrik sahəsinin təsiri altında dielektriklərin qütbləşməsinin təsiri ilə (və bu təsiri xarakterizə edən mühitin dielektrik həssaslığının dəyəri ilə) bağlıdır. ε dəyəri mühitdə iki elektrik yükünün qarşılıqlı təsir qüvvəsinin vakuumdakından neçə dəfə az olduğunu göstərir. Normal şəraitdə havanın və əksər qazların nisbi keçiriciliyi vəhdətə yaxındır (aşağı sıxlığa görə). Əksər bərk və ya maye dielektriklər üçün nisbi keçiricilik 2 ilə 8 arasında dəyişir (statik sahə üçün). Statik bir sahədə suyun dielektrik davamlılığı olduqca yüksəkdir - təxminən 80. Onun dəyərləri böyük bir elektrik dipoluna malik molekulları olan maddələr üçün böyükdür. Ferroelektriklərin nisbi keçiriciliyi on və yüz minlərlədir.

Maddənin nisbi keçiriciliyi εr Test kondansatörün tutumunu verilmiş dielektriklə (C x) və eyni kondansatörün vakuumda tutumunu (C o) müqayisə etməklə müəyyən edilə bilər:

Dielektrik həssaslıq(və ya qütbləşmə qabiliyyəti) maddələr - fiziki kəmiyyət, maddənin elektrik sahəsinin təsiri altında qütbləşmə qabiliyyətinin ölçüsü. Dielektrik həssaslıq χ e- dielektrik polarizasiyası arasında xətti əlaqə əmsalı P və xarici elektrik sahəsi E kifayət qədər kiçik sahələrdə:

SI sistemində:

burada ε 0 - elektrik sabiti; məhsul ε 0 χ e SI sistemində çağırılır mütləq dielektrik həssaslıq.

Vakuum vəziyyətində

Dielektriklərdə, bir qayda olaraq, dielektrik həssaslıq müsbətdir. Dielektrik həssaslıq ölçüsü olmayan bir kəmiyyətdir.

Qütbləşmə qabiliyyəti keçiriciliklə ε əlaqə ilə əlaqələndirilir:

ε = 1 + 4πχ (CGS)

ε = 1 + χ (SI)

12) Sabit elektrik cərəyanı. Bir cərəyanın mövcudluğu üçün şərtlər. Cari güc. cari sıxlıq. Müqavimət. Keçiricilik. İnteqral və diferensial formada Om və Coul-Lenz qanunları

Sabit elektrik cərəyanı.

Elektrik- məsələn, elektrik sahəsinin təsiri altında sərbəst elektrik yüklü hissəciklərin sifarişli kompensasiya edilməmiş hərəkəti. Belə hissəciklər ola bilər: keçiricilərdə - elektronlar, elektrolitlərdə - ionlar (kationlar və anionlar), qazlarda - ionlar və elektronlar, müəyyən şəraitdə vakuumda - elektronlar, yarımkeçiricilərdə - elektronlar və deşiklər (elektron-deşik keçiriciliyi). Cərəyanın istiqamətinin keçiricidəki müsbət yüklərin hərəkət istiqaməti ilə üst-üstə düşdüyü tarixən qəbul edilmişdir. DC- istiqaməti və böyüklüyü zamanla bir qədər dəyişən cərəyan.

Bir cərəyanın mövcudluğu üçün şərtlər.

Hər hansı bir mühitdə cərəyanın yaranması və saxlanması üçün iki şərt yerinə yetirilməlidir:
-mühitdə sərbəst elektrik yüklərinin olması
- ətraf mühitdə elektrik sahəsinin yaradılması. ( enerji mənbəyinin olması. hansı növ enerjinin elektrik sahəsinin enerjisinə çevrilməsi həyata keçirilir.)
Müxtəlif mühitlərdə elektrik cərəyanının daşıyıcıları müxtəlif yüklü hissəciklərdir.

Elektrik dövrəsində cərəyanı saxlamaq üçün, yüklərə, Kulon qüvvələrindən əlavə, qeyri-elektrik qüvvələr (xarici qüvvələr) təsir etməlidir.
Xarici qüvvələr yaradan, dövrədə potensial fərqi saxlayan və müxtəlif növ enerjiləri elektrik enerjisinə çevirən qurğu cərəyan mənbəyi adlanır.
Qapalı bir dövrədə elektrik cərəyanının olması üçün ona bir cərəyan mənbəyi daxil etmək lazımdır.

Cari güc. cari sıxlıq. Müqavimət. Keçiricilik.

1. Cari gücü - I, ölçü vahidi - 1 A (Amper).
Cari güc vahid vaxtda keçiricinin kəsişməsindən axan yükə bərabər bir dəyərdir.
I = ∆q/∆t.
Formula (1) birbaşa cərəyan üçün etibarlıdır, cərəyan gücü və onun istiqaməti zamanla dəyişmir. Əgər cərəyanın gücü və onun istiqaməti zamanla dəyişirsə, onda belə cərəyan dəyişən adlanır.
AC üçün:
I = lim Δq/Δt , (*)
∆t -> 0
olanlar. I = q’, burada q’ yükün zamana görə törəməsidir.

2. Cari sıxlığı - j, ölçü vahidi - 1 A/m2.
Cari sıxlıq keçiricinin bir kəsişməsindən keçən cərəyanın gücünə bərabər bir dəyərdir:
j = I/S .

3. Cari mənbənin elektromotor qüvvəsi - emf. (ε), ölçü vahidi - 1 V (Volt). E.m.f. tək müsbət yüklü elektrik dövrəsindən keçərkən xarici qüvvələrin gördüyü işə bərabər fiziki kəmiyyətdir:
ε = Ast./q.

4. Keçirici müqavimət - R, ölçü vahidi - 1 Ohm.
Vakuumda elektrik sahəsinin təsiri altında sərbəst yüklər sürətlənmiş sürətlə hərəkət edərdi. Maddədə onlar orta hesabla bərabər şəkildə hərəkət edirlər, çünki enerjinin bir hissəsi toqquşma zamanı maddənin hissəciklərinə verilir.

Nəzəriyyə bildirir ki, yüklərin nizamlı hərəkətinin enerjisi kristal qəfəsin təhrifləri ilə dağılır. Elektrik müqavimətinin təbiətinə əsaslanaraq, belə çıxır
R = ρ*l/S,
harada
l - keçirici uzunluğu,
S - kəsik sahəsi,
ρ materialın müqaviməti adlanan mütənasiblik amilidir.
Bu formula təcrübə ilə yaxşı təsdiqlənir.
Keçirici hissəciklərin cərəyanda hərəkət edən yüklərlə qarşılıqlı təsiri hissəciklərin xaotik hərəkətindən asılıdır, yəni. dirijorun temperaturu haqqında. Məlumdur ki
ρ = ρ0(1 + ∆t) ,
R = R0(1 + ∆t)

K əmsalı müqavimətin temperatur əmsalı adlanır:
k = (R - R0)/R0*t .

Kimyəvi cəhətdən təmiz metallar üçün K > 0 və 1/273 K-1-ə bərabərdir. Ərintilər üçün temperatur əmsalları daha az əhəmiyyət kəsb edir. Metallar üçün r(t) asılılığı xəttidir:

1911-ci ildə mütləq sıfıra yaxın bir temperaturda bəzi metalların müqavimətinin kəskin şəkildə sıfıra enməsindən ibarət olan superkeçiricilik fenomeni kəşf edildi.

Bəzi maddələr (məsələn, elektrolitlər və yarımkeçiricilər) üçün müqavimət temperaturun artması ilə azalır, bu, sərbəst yüklərin konsentrasiyasının artması ilə izah olunur.
Müqavimətin əksi G elektrik keçiriciliyi adlanır
G = 1/ρ.

İnteqral və diferensial formada Om və Coul-Lenz qanunları

Zəncirin homojen hissəsi (e = 0):

Müşahidələr göstərir ki, dövrə bölməsində cərəyan gücü gərginliklə düz mütənasibdir (I ~ U) və müqavimətlə tərs mütənasibdir (I ~ 1/R). Nəticədə,

Formula (10) zəncirin homojen bir hissəsi üçün Ohm qanunudur.

Cari gərginlik xarakteristikası qrafikdə göstərilən formaya malikdir:

(10) düsturundan belə çıxır ki, U = I*R. I*R məhsulu gərginliyin düşməsi adlanır.

Metallarda sabit cərəyan üçün tənliklər yazarkən buradan belə nəticə çıxır ki, Maksvel tənliklərindəki bütün zaman törəmələri sıfıra bərabər qoyulur. Beləliklə, metallarda birbaşa cərəyan üçün əsas tənliklər kimi aşağıdakı tənliklər qəbul edilir:

Joule-Lenz qanunu- elektrik cərəyanının istilik təsirini kəmiyyətcə ifadə edən fiziki qanun. 1841-ci ildə James Joule və müstəqil olaraq 1842-ci ildə Emil Lenz tərəfindən yaradılmışdır.

Riyazi olaraq onu aşağıdakı formada ifadə etmək olar:

harada w- vahid həcmdə istilik buraxma gücü, - elektrik cərəyanının sıxlığı, - elektrik sahəsinin gücü, σ - mühitin keçiriciliyi.

Qanun nazik naqillərdə cərəyan axını halında da inteqral formada tərtib edilə bilər:

Dövrənin nəzərdən keçirilən hissəsində vaxt vahidi üçün ayrılan istilik miqdarı bu bölmədəki cərəyan gücünün kvadratının hasilinə və bölmənin müqavimətinə mütənasibdir.

Riyazi formada bu qanunun forması var

harada dQ- müəyyən müddət ərzində ayrılan istilik miqdarı dt, I- cari güc, R- müqavimət, Q-dən keçən müddət ərzində ayrılan istilik miqdarının ümumi miqdarıdır t1əvvəl t2. Sabit cərəyan və müqavimət vəziyyətində.