თქვენი კარგი სამუშაოს გაგზავნა ცოდნის ბაზაში მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა

სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.

ელექტროდინამიკის კანონი და ფარდობითობის კანონი

ფარდობითობის პრინციპი შიელექტროდინამიკა

მას შემდეგ, რაც მაქსველმა მე-19 საუკუნის მეორე ნახევარში ჩამოაყალიბა ელექტროდინამიკის ძირითადი კანონები, გაჩნდა კითხვა, ვრცელდება თუ არა ფარდობითობის პრინციპი, რომელიც მოქმედებს მექანიკურ მოვლენებზე, ელექტრომაგნიტურ მოვლენებზეც. ანუ ელექტრომაგნიტური პროცესები (მუხტებისა და დენების ურთიერთქმედება, ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელება და ა.შ.) ყველა ინერციულ საცნობარო სისტემაში ერთნაირად მიმდინარეობს? ან, შესაძლოა, ერთგვაროვან სწორხაზოვან მოძრაობას, მექანიკურ მოვლენებზე გავლენის გარეშე, აქვს გარკვეული გავლენა ელექტრომაგნიტურ პროცესებზე?

ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად, საჭირო იყო გაერკვია, იცვლება თუ არა ელექტროდინამიკის ძირითადი კანონები ერთი ინერციული ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას, თუ ნიუტონის კანონების მსგავსად, ისინი უცვლელი რჩება. მხოლოდ ამ უკანასკნელ შემთხვევაში შეიძლება უარი თქვას ელექტრომაგნიტურ პროცესებზე გამოყენებული ფარდობითობის პრინციპის მართებულობაზე და ეს პრინციპი ბუნების ზოგად კანონად განიხილოს.

ელექტროდინამიკის კანონები რთულია და ამ პრობლემის მკაცრი გადაწყვეტა არც ისე ადვილი საქმეა. თუმცა, უკვე მარტივი მოსაზრებები, როგორც ჩანს, შესაძლებელს ხდის სწორი პასუხის პოვნას. ელექტროდინამიკის კანონების მიხედვით, ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე ყველა მიმართულებით ერთნაირია და ტოლია გ = 3 ? 10 8 ქალბატონი. მაგრამ მეორეს მხრივ, ნიუტონის მექანიკის სიჩქარის დამატების კანონის შესაბამისად, სიჩქარე შეიძლება იყოს ტოლი თანმხოლოდ ერთ არჩეულ საცნობარო ჩარჩოში. ნებისმიერ სხვა საცნობარო სისტემაში, რომელიც მოძრაობს ამ არჩეულ ჩარჩოსთან მიმართებაში სიჩქარით, სინათლის სიჩქარე უკვე თანაბარი უნდა იყოს. ეს ნიშნავს, რომ თუ სიჩქარის დამატების ჩვეულებრივი კანონი მოქმედებს, მაშინ ერთი ინერციული ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას ელექტროდინამიკის კანონები უნდა შეიცვალოს ისე, რომ ამ ახალ საანგარიშო სისტემაში სინათლის სიჩქარე უკვე ტოლია არა, მაგრამ.

ამრიგად, გამოვლინდა გარკვეული წინააღმდეგობები ელექტროდინამიკასა და ნიუტონის მექანიკას შორის, რომელთა კანონები შეესაბამება ფარდობითობის პრინციპს. სირთულეები გადალახეს სამი სხვადასხვა გზით.

პირველი შესაძლებლობაიყო ელექტრომაგნიტური ფენომენების მიმართ გამოყენებული ფარდობითობის პრინციპის დაუსაბუთებლად გამოცხადება. ეს თვალსაზრისი იყო დიდი ჰოლანდიელი ფიზიკოსის, ელექტრონების თეორიის ფუძემდებელი X. Lorentz-ის მიერ. ფარადეის დროიდან მოყოლებული, ელექტრომაგნიტური მოვლენები განიხილება, როგორც პროცესები სპეციალურ, ყოვლისმომცველ გარემოში, რომელიც ავსებს მთელ სივრცეს, „მსოფლიო ეთერს“. საცნობარო ინერციული სისტემა, რომელიც ეთერთან შედარებით მოსვენებულ მდგომარეობაშია, ლორენცის აზრით, განსაკუთრებული შეღავათიანი ჩარჩოა. მასში მოქმედებს მაქსველის ელექტროდინამიკის კანონები და აქვთ უმარტივესი ფორმა. მხოლოდ ამ მითითების სისტემაშია სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში ყველა მიმართულებით ერთნაირი.

მეორე შესაძლებლობამდგომარეობს იმაში, რომ მაქსველის განტოლებები არასწორად მივიჩნიოთ და ვცდილობთ შევცვალოთ ისინი ისე, რომ ისინი არ შეიცვალოს ერთი ინერციული ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას (სივრცისა და დროის შესახებ ჩვეულებრივი, კლასიკური იდეების შესაბამისად). ასეთი მცდელობა, კერძოდ, გ.ჰერცმა გააკეთა. ჰერცის აზრით, ეთერი მთლიანად გატაცებულია მოძრავი სხეულებით და ამიტომ ელექტრომაგნიტური ფენომენები ერთნაირად მიმდინარეობს, მიუხედავად იმისა, სხეული მოსვენებულ მდგომარეობაშია თუ მოძრაობს. ფარდობითობის პრინციპი სწორია.

ბოლოს და ბოლოს, მესამე შესაძლებლობაამ სირთულეების გადაჭრა მოიცავს სივრცისა და დროის კლასიკური ცნებების უარყოფას, რათა შენარჩუნდეს როგორც ფარდობითობის პრინციპი, ასევე მაქსველის კანონები. ეს არის ყველაზე რევოლუციური გზა, რადგან ეს ნიშნავს ფიზიკაში ყველაზე ღრმა, ძირითადი იდეების გადახედვას. ამ თვალსაზრისით, არაზუსტი აღმოჩნდება არა ელექტრომაგნიტური ველის განტოლებები, არამედ ნიუტონის მექანიკის კანონები, რომლებიც შეესაბამება ძველ იდეებს სივრცისა და დროის შესახებ. აუცილებელია შეიცვალოს მექანიკის კანონები და არა მაქსველის ელექტროდინამიკის კანონები.

მესამე ვარიანტი აღმოჩნდა ერთადერთი სწორი. თანმიმდევრულად ავითარებს მას. ა.აინშტაინი მივიდა ახალ იდეებთან სივრცისა და დროის შესახებ. პირველი ორი გზა, როგორც აღმოჩნდა, უარყოფილია ექსპერიმენტით.

როდესაც ჰერცი ცდილობდა შეეცვალა მაქსველის ელექტროდინამიკის კანონები, აღმოჩნდა, რომ ახალ განტოლებებს არ შეეძლო აეხსნა მრავალი დაკვირვებული ფაქტი. ამრიგად, ჰერცის თეორიის თანახმად, მოძრავმა წყალმა მთლიანად უნდა შეიტანოს მასში გავრცელებული სინათლე, რადგან ის ატარებს ეთერს, რომელშიც სინათლე ვრცელდება. გამოცდილებამ აჩვენა, რომ ეს ნამდვილად ასე არ არის.

ლორენცის თვალსაზრისი, რომლის მიხედვითაც უნდა არსებობდეს არჩეული საცნობარო ჩარჩო, რომელიც დაკავშირებულია აბსოლუტურ დასვენებაში მყოფ მსოფლიო ეთერთან, ასევე უარყვეს პირდაპირი ექსპერიმენტებით.

თუ სინათლის სიჩქარე 300000 კმ/წმ-ის ტოლი იქნებოდა მხოლოდ ეთერთან დაკავშირებულ საცნობარო სისტემაში, მაშინ თვითნებურ ინერციულ ჩარჩოში სინათლის სიჩქარის გაზომვით შესაძლებელი იქნებოდა ამ ჩარჩოს მოძრაობის დაფიქსირება. ეთერი და განსაზღვრავს ამ მოძრაობის სიჩქარეს. ისევე, როგორც ჰაერთან მიმართებაში მოძრავი მითითების ჩარჩოში წარმოიქმნება ქარი, ეთერთან შედარებით მოძრაობისას (თუ, რა თქმა უნდა, ეთერი არსებობს), უნდა გამოვლინდეს „ეთერის ქარი“. 1881 წელს ამერიკელმა მეცნიერებმა ა. მაიკელსონმა და ე. მორლიმ მაქსველის მიერ 12 წლით ადრე გამოთქმული იდეის საფუძველზე მოაწყვეს ექსპერიმენტი „ეთერული ქარის“ გამოსავლენად.

ამ ექსპერიმენტში სინათლის სიჩქარე შეადარეს დედამიწის მოძრაობის მიმართულებით და პერპენდიკულარული მიმართულებით. გაზომვები ჩატარდა ძალიან ზუსტად სპეციალური მოწყობილობის - Michelson ინტერფერომეტრის დახმარებით. ექსპერიმენტები ტარდებოდა დღის სხვადასხვა დროს და წელიწადის სხვადასხვა დროს. მაგრამ უარყოფითი შედეგი ყოველთვის იყო მიღებული: დედამიწის მოძრაობა ეთერთან მიმართებაში ვერ გამოვლინდა.

ყველაფერი ისე იყო, თითქოს 100 კმ/სთ სიჩქარით მანქანის ფანჯრიდან ამოყავი თავი და საპირისპირო ქარი არ შეგიმჩნევია.

ამრიგად, უპირატესი საცნობარო ჩარჩოს არსებობის იდეა არ გაუძლო ექსპერიმენტულ შემოწმებას. თავის მხრივ, ეს იმას ნიშნავდა, რომ არ არსებობს სპეციალური საშუალება - "ნათება ეთერი" - რომელთანაც შეიძლება ასოცირებული იყოს ასეთი გაბატონებული მითითების სისტემა.

ელექტროდინამიკა

ელექტროდინამიკა არის ფიზიკის მთავარი დარგი. ის ეხება ელექტროენერგიის და მაგნიტიზმის გამოყენებას. ელექტროენერგია და მაგნეტიზმი ძირითადად ეფუძნება კანონებს, რომლებიც სხვადასხვა დროს აღმოაჩინეს სხვადასხვა მეცნიერებმა. ჩვენს დროში ელექტროდინამიკის კანონები თითქმის ყველგან გამოიყენება. ყოველდღიურად ვხვდებით ელექტროდინამიკის მრავალი მონაკვეთის გამოყენებას. მაგალითად: ელექტრო განათება, ტრანსპორტი, თავად ელექტროენერგია და მრავალი სხვა. ბევრს არც კი ესმის, რამდენად მნიშვნელოვანია მათთვის ეს აღმოჩენები. ისევე, როგორც ელექტროენერგია, მაგნეტიზმი ყოველდღიური მოვლენაა ჩვენს ცხოვრებაში. ყველაზე ხშირად, მაგნეტიზმისგან, ჩვენ ვხვდებით მაგნიტურ ველს, რომელიც ყველგან გარს გვიკრავს. მაგნიტები გამოიყენება სხვადასხვა რადიო ელექტრო მოწყობილობებში. ამ საკურსო ნაშრომის მიზანია განიხილოს ფიზიკის ერთ-ერთი მთავარი განყოფილება - ელექტროდინამიკა.

ელექტროდინამიკის ისტორია. ელექტროდინამიკა არის მეცნიერება სპეციალური სახის მატერიის თვისებებისა და ქცევის ნიმუშების შესახებ - ელექტრომაგნიტური ველი, რომელიც ურთიერთქმედებს ელექტრულად დამუხტულ სხეულებსა და ნაწილაკებს შორის. ელექტროდინამიკაში არსებობს ურთიერთქმედების ოთხი ტიპი:

გრავიტაციული

ელექტრომაგნიტური

ბირთვული

სუსტი (ურთიერთქმედება ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის)

ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება ყველაზე მნიშვნელოვანია დედამიწაზე. ელექტროდინამიკა სათავეს ძველ საბერძნეთში იღებს. თარგმანში სიტყვა ელექტრონი არის ქარვა. გარდა ქარვისა, სხვა მრავალი სხეულიც იზიდავს. როგორც მსუბუქი, ასევე მძიმე საგნები იზიდავს ელექტრიფიცირებულ სხეულებს. 1729 წელს გრეიმ აღმოაჩინა მუხტების გადაცემა დისტანციებზე. ჩარლზ დიუფრეი აღმოაჩენს ორი სახის მუხტს: მინა და ფისი. მინა წარმოდგენილია დადებითი მუხტის სახით, ხოლო ფისი - უარყოფითი მუხტის სახით. მომავალში ჯეიმს კლერკ მაქსველი ასრულებს ელექტროდინამიკის თეორიის შექმნას, მაგრამ ელექტროდინამიკის გამოყენება იწყება მხოლოდ მე-19 საუკუნის მეორე ნახევარში. მაქსველმა ყურადღება გაამახვილა კლასიკური ელექტროდინამიკის ნაკლოვანებებზე. მუხტის შენარჩუნების კანონთან შეუსაბამობა საკმარისი არგუმენტი იყო მის სიმართლეში ეჭვის შეტანისთვის, ვინაიდან კონსერვაციის კანონები ძალიან ზოგადი ხასიათისაა.

მაქსველის განტოლებების შეცვლილი სისტემის მათემატიკური შედეგები იყო განცხადება ელექტრომაგნიტურ პროცესებში ენერგიის შენარჩუნების შესახებ და თეორიული დასკვნა ცარიელ სივრცეში ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით მუხტებისა და დენებისაგან დამოუკიდებელი ველის არსებობის შესაძლებლობის შესახებ. ამ უკანასკნელმა წინასწარმეტყველებამ ბრწყინვალე ექსპერიმენტული დადასტურება ჰპოვა ჰერცისა და პოპოვის ცნობილ ექსპერიმენტებში, რომლებმაც საფუძველი ჩაუყარეს თანამედროვე რადიოკავშირებს. სისტემიდან გამოთვლილი ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე აღმოჩნდა ვაკუუმში სინათლის გავრცელების ექსპერიმენტულად გაზომილი სიჩქარის ტოლი, რაც გულისხმობდა ელექტრომაგნიტიზმისა და ოპტიკის ფიზიკის პრაქტიკულად ადრე დამოუკიდებელი მონაკვეთების გაერთიანებას ერთ სრულ თეორიაში.

ელექტრული და მაგნიტური ფენომენების თეორიის განვითარებაში ყველაზე მნიშვნელოვანი წინგადადგმული ნაბიჯი იყო პირდაპირი დენის პირველი წყაროს - გალვანური უჯრედის გამოგონება. ამ გამოგონების ისტორია იწყება იტალიელი ექიმის ლუიჯი გალვანის ნაშრომით, რომელიც თარიღდება მე-18 საუკუნის ბოლოს. გალვანი დაინტერესდა ელექტრული გამონადენის ფიზიოლოგიური მოქმედებით. 80-იანი წლებიდან. მე-18 საუკუნეში მან ჩაატარა მთელი რიგი ექსპერიმენტები, რათა დაედგინა ელექტრული გამონადენის გავლენა მოწყვეტილი ბაყაყის კუნთებზე. ერთ დღეს მან აღმოაჩინა, რომ როდესაც ნაპერწკალი გადახტა ელექტრო მანქანაში ან როდესაც ლეიდენის ქილა გამოუშვა? ბაყაყის კუნთები იკუმშებოდა, თუ მათ იმ დროს ლითონის სკალპელით შეეხებოდნენ. დაკვირვებული ეფექტით დაინტერესებულმა გალვანმა გადაწყვიტა შეემოწმებინა თუ არა ატმოსფერული ელექტროენერგია იგივე გავლენას ბაყაყის ფეხებზე. მართლაც, ბაყაყის ფეხის ნერვის ერთი ბოლო დააკავშირა გამტართან სახურავზე გამოფენილ იზოლირებულ ბოძთან, ხოლო ნერვის მეორე ბოლო მიწასთან, მან შენიშნა, რომ ჭექა-ქუხილის დროს ბაყაყის კუნთები დროდადრო იკუმშება. .

შემდეგ გალვანმა ჩამოკიდა გაკვეთილი ბაყაყები ზურგის ტვინზე მიმაგრებული სპილენძის კაუჭებით ბაღის რკინის მოაჯირებთან. მან აღმოაჩინა, რომ ზოგჯერ, როდესაც ბაყაყის კუნთები რკინის ღობეს ეხებოდა, კუნთები იკუმშებოდა. უფრო მეტიც, ეს ფენომენი დაფიქსირდა ნათელ ამინდში. შესაბამისად, გალვანმა გადაწყვიტა, ამ შემთხვევაში ჭექა-ქუხილი აღარ არის დაკვირვებული ფენომენის მიზეზი. ამ დასკვნის დასადასტურებლად გალვანმა მსგავსი ექსპერიმენტი ჩაატარა ოთახში. მან აიღო ბაყაყი, რომლის ზურგის ნერვი სპილენძის კაუჭთან იყო დაკავშირებული და რკინის ფირფიტაზე დადო. აღმოჩნდა, რომ როდესაც სპილენძის კაუჭი რკინას შეეხო, ბაყაყს კუნთები შეეკუმშა. გალვანმა გადაწყვიტა, რომ მან აღმოაჩინა "ცხოველური ელექტროენერგია", ანუ ელექტროენერგია, რომელიც წარმოიქმნება ბაყაყის სხეულში. როდესაც ბაყაყის ნერვი იკეტება სპილენძის კაუჭით და რკინის ფირფიტით, იქმნება დახურული წრე, რომლის გასწვრივ გადის ელექტრული მუხტი (ელექტრული სითხე ან მატერია), რაც იწვევს კუნთების შეკუმშვას.

გალვანის აღმოჩენით ფიზიკოსებიც და ექიმებიც დაინტერესდნენ. ფიზიკოსებს შორის იყო გალვანის თანამემამულე ალესანდრო ვოლტა. ვოლტამ გაიმეორა გალვანის ექსპერიმენტები და შემდეგ გადაწყვიტა შეემოწმებინა, როგორ მოიქცეოდა ბაყაყის კუნთები, თუ მათში არა ("ცხოველური ელექტროენერგია") გადადიოდა, არამედ ნებისმიერი ცნობილი მეთოდით მიღებული ელექტროენერგია. ამავე დროს, მან აღმოაჩინა, რომ ბაყაყის კუნთები ისე იკუმშება, როგორც გალვანის ექსპერიმენტში. ამ ტიპის კვლევის ჩატარების შემდეგ, ვოლტა მივიდა დასკვნამდე, რომ ბაყაყი არის მხოლოდ "მოწყობილობა", რომელიც აღრიცხავს ელექტროენერგიის ნაკადს, რომ არ არსებობს სპეციალური "ცხოველური ელექტროენერგია". ვოლტა ვარაუდობს, რომ ელექტროენერგიის მიზეზი ორი სხვადასხვა ლითონის შეხებაა. უნდა აღინიშნოს, რომ გალვანმა უკვე შეამჩნია ბაყაყის კუნთების კრუნჩხვითი შეკუმშვის სიძლიერის დამოკიდებულება იმ ლითონებზე, რომლებიც ქმნიან წრეს, რომლის მეშვეობითაც მიედინება ელექტროენერგია.

თუმცა გალვანი ამას სერიოზულ ყურადღებას არ აქცევდა. ვოლტა, პირიქით, ხედავდა მასში ახალი თეორიის აგების შესაძლებლობას. არ ეთანხმება „ცხოველური ელექტროენერგიის“ თეორიას, ვოლტამ წამოაყენა „მეტალის ელექტროენერგიის“ თეორია. ამ თეორიის მიხედვით, გალვანური ელექტროენერგიის მიზეზი სხვადასხვა ლითონების შეხებაა. ყოველი ლითონი, ვოლტას აზრით, შეიცავს ელექტრულ სითხეს - სითხეს, რომელიც, როდესაც ლითონი არ არის დამუხტული, ისვენებს და არ იჩენს თავს. მაგრამ თუ თქვენ დააკავშირებთ ორ სხვადასხვა ლითონს, მაშინ მათში ელექტროენერგიის ბალანსი ირღვევა, ელექტრო სითხე დაიწყებს მოძრაობას. ამ შემთხვევაში ელექტრო სითხე გარკვეული რაოდენობით გადავა ერთი მეტალიდან მეორეზე, რის შემდეგაც წონასწორობა კვლავ აღდგება. მაგრამ ამის შედეგად ლითონები ელექტრიფიცირებულია: ერთი დადებითია, მეორე უარყოფითი. ვოლტამ ეს მოსაზრებები ექსპერიმენტულად დაადასტურა. მან შეძლო ეჩვენებინა, რომ მართლაც, ორი ლითონის მარტივი შეხებით, ერთი მათგანი იძენს დადებით მუხტს, ხოლო მეორე უარყოფითს.

ამრიგად, ვოლტმა აღმოაჩინა ეგრეთ წოდებული კონტაქტის პოტენციალის განსხვავება. ვოლტამ ჩაატარა შემდეგი ექსპერიმენტი. ბურთის ნაცვლად ჩვეულებრივ ელექტროსკოპზე დამაგრებულ სპილენძის დისკზე მან მოათავსა იგივე დისკი, რომელიც დამზადებულია სხვა ლითონისგან და ჰქონდა სახელური. გამოყენებისას, დისკები კონტაქტში შევიდა რამდენიმე ადგილას. შედეგად დისკებს შორის გაჩნდა კონტაქტის პოტენციალის სხვაობა (ვოლტას ტერმინოლოგიით, დისკებს შორის გაჩნდა „ძაბვის სხვაობა“).

იმისათვის, რომ დაედგინა „ძაბვის სხვაობა“, რომელიც ჩნდება სხვადასხვა ლითონების შეხებისას, რომელიც, ზოგადად, მცირეა, ვოლტამ ასწია ზედა დისკი და შემდეგ ელექტროსკოპის ფოთლები შესამჩნევად დაშორდა. ეს გამოწვეული იყო იმით, რომ დისკების მიერ წარმოქმნილი კონდენსატორის ტევადობა შემცირდა და მათ შორის პოტენციური სხვაობა გაიზარდა იმავე რაოდენობით. მაგრამ სხვადასხვა ლითონებს შორის კონტაქტის პოტენციალის სხვაობის აღმოჩენამ ჯერ ვერ ახსნა გალვანის ექსპერიმენტები ბაყაყებთან. საჭირო იყო დამატებითი ვარაუდები. მაგრამ Galvani-ს გამოცდილებით, არა მხოლოდ ლითონები იყო შერწყმული. ბაყაყის კუნთები, რომელიც ასევე შეიცავს სითხეს, ასევე შედიოდა ჯაჭვში. მან შესთავაზა, რომ ყველა გამტარი უნდა დაიყოს ორ კლასად: პირველი ტიპის გამტარები - ლითონები და ზოგიერთი სხვა მყარი, ხოლო მეორე ტიპის გამტარები - სითხეები. ამავდროულად, ვოლტამ გადაწყვიტა, რომ პოტენციური განსხვავება წარმოიქმნება მხოლოდ მაშინ, როდესაც პირველი ტიპის დირიჟორები შედიან კონტაქტში. ეს ვარაუდი ხსნიდა გალვანის ექსპერიმენტს. ორი სხვადასხვა ლითონის შეხების შედეგად მათში ელექტროენერგიის ბალანსი ირღვევა. ეს ბალანსი აღდგება იმის შედეგად, რომ ლითონები ბაყაყის სხეულით არის დაკავშირებული.

ამრიგად, ელექტრო ბალანსი მუდმივად ირღვევა და მუდმივად აღდგება, რაც ნიშნავს, რომ ელექტროენერგია მუდმივად მოძრაობს. Galvani-ს გამოცდილების ეს ახსნა არასწორია, მაგრამ ამან აიძულა ვოლტი დაეფიქრებინა პირდაპირი დენის წყაროს - გალვანური ბატარეის შექმნაზე. და 1800 წელს ვოლტამ ააგო პირველი გალვანური ბატარეა - ვოლტის სვეტი. ვოლტაური სვეტი შედგებოდა რამდენიმე ათეული მრგვალი ვერცხლის და თუთიის ფირფიტებისგან, რომლებიც ერთმანეთზე იყო განთავსებული. წყვილ თეფშებს შორის ეყარა მარილიან წყალში დასველებული მუყაოს ჭიქები. ასეთი მოწყობილობა ემსახურებოდა უწყვეტი ელექტრული დენის წყაროს. საინტერესოა, რომ უწყვეტი ელექტრული დენის არსებობის არგუმენტად ვოლტა იზიდავდა ადამიანის უშუალო შეგრძნებებს. მან დაწერა, რომ თუ ექსტრემალური ფირფიტები დაიხურება ადამიანის სხეულში, მაშინ თავდაპირველად, როგორც ლეიდენის ქილის შემთხვევაში, ადამიანი განიცდის შოკს და ჩხვლეტას. შემდეგ ჩნდება უწყვეტი წვის შეგრძნება, „რომელიც არათუ არ იკლებს, არამედ ძლიერდება და ძლიერდება, მალე აუტანელი ხდება, სანამ ჯაჭვი არ გაიხსნება“.

ვოლტაური სვეტის, პირდაპირი დენის პირველი წყაროს გამოგონებას დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა ელექტროენერგიისა და მაგნეტიზმის თეორიის განვითარებისთვის. რაც შეეხება ამ ვოლტას მოწყობილობის მოქმედების ახსნას, ის მცდარი იყო. ეს მალევე შენიშნა ზოგიერთმა მეცნიერმა. მართლაც, ვოლტას თეორიის თანახმად, აღმოჩნდა, რომ გალვანურ უჯრედთან არანაირი ცვლილება არ ხდება მისი მუშაობის დროს.

ელექტრული დენი მიედინება მავთულში, ათბობს მას, შეუძლია დატენოს ლეიდენის ქილა და ა.შ., მაგრამ თავად გალვანური უჯრედი უცვლელი რჩება. ასეთი მოწყობილობა სხვა არაფერია, თუ არა მუდმივი მოძრაობის მანქანა, რომელიც შეცვლის გარეშე იწვევს გარემომცველი სხეულების ცვლილებას, მათ შორის მექანიკურ მუშაობას.

XVIII საუკუნის ბოლოსთვის. მეცნიერებს შორის უკვე ფართოდ გავრცელდა მოსაზრება მუდმივი მოძრაობის მანქანის არსებობის შეუძლებლობის შესახებ. ამიტომ, ბევრმა მათგანმა უარყო ვოლტას მიერ გამოგონილი გალვანური უჯრედის მოქმედების თეორია. ვოლტას თეორიისგან განსხვავებით, შემოთავაზებული იყო გალვანური უჯრედის ქიმიური თეორია. მისი გამოგონებიდან მალევე შენიშნეს, რომ ქიმიური რეაქციები მიმდინარეობს გალვანურ უჯრედში, რომელშიც შედის ლითონები და სითხეები.

გალვანური უჯრედის მოქმედების სწორმა ქიმიურმა თეორიამ ჩაანაცვლა ვოლტას თეორია. ვოლტაის სვეტის აღმოჩენის შემდეგ, სხვადასხვა ქვეყნიდან მეცნიერებმა დაიწყეს ელექტრული დენის ეფექტის გამოკვლევა. ამავდროულად, გაუმჯობესდა თავად გალვანური უჯრედიც. უკვე ვოლტამ, "სვეტთან" ერთად დაიწყო გალვანური უჯრედების უფრო მოსახერხებელი თასის ბატარეის გამოყენება. ელექტრული დენის ეფექტის შესასწავლად დაიწყო ბატარეების აშენება უფრო და უფრო მეტი ელემენტებით. ყველაზე დიდი ბატარეა XIX საუკუნის დასაწყისში. რუსმა ფიზიკოსმა ვასილი ვლადიმროვიჩ პეტროვმა ააგო სანკტ-პეტერბურგში. მისი ბატარეა შედგებოდა 4200 თუთიისა და სპილენძის ჭიქისგან. ჭიქები ჰორიზონტალურად იყო დაწყობილი კოლოფში და გამოყოფილი იყო ამიაკით გაჟღენთილი ქაღალდის საცერებით.

ელექტრული დენის შესწავლის პირველი ნაბიჯები დაკავშირებული იყო მის ქიმიურ მოქმედებებთან. უკვე იმავე წელს, როდესაც ვოლტამ გამოიგონა გალვანური ბატარეა, აღმოაჩინეს ელექტრული დენის თვისება წყლის დაშლაში. ამის შემდეგ განხორციელდა ზოგიერთი მარილის ხსნარის დაშლა ელექტრული დენით. 1807 წელს ინგლისელმა ქიმიკოსმა დევიმ აღმოაჩინა ახალი ელემენტები კაუსტიკური ტუტეების დნობის ელექტროლიზით: კალიუმი და ნატრიუმი. დენის ქიმიური მოქმედების შესწავლამ და გალვანურ უჯრედებში მიმდინარე ქიმიური პროცესების გარკვევამ აიძულა მეცნიერები შეექმნათ ელექტროლიტების მეშვეობით ელექტრული დენის გავლის თეორია. დინების ქიმიური მოქმედების შესწავლის შემდეგ მეცნიერები მის თერმულ და ოპტიკურ ეფექტებს მიმართეს.

ამ კვლევების ყველაზე საინტერესო შედეგი XIX საუკუნის დასაწყისში. იყო პეტროვის მიერ ელექტრული რკალის აღმოჩენა. პეტროვის მიერ გაკეთებული აღმოჩენა დავიწყებას მიეცა. ბევრმა, განსაკუთრებით უცხოელმა მეცნიერმა არ იცოდა მის შესახებ, რადგან პეტროვის წიგნი რუსულად იყო დაწერილი. ამიტომ, როდესაც დევიმ კვლავ აღმოაჩინა ელექტრული რკალი 1812 წელს, იგი ითვლებოდა ამ აღმოჩენის ავტორად.

ყოველივე ზემოაღნიშნულის გათვალისწინების შემდეგ, ჩვენ ვხედავთ, რომ ელექტროდინამიკის კანონები ძირითადად ერთმანეთზეა დამოკიდებული და ახალი კანონის აღმოსაჩენად, უნდა გავითვალისწინოთ და შეამოწმოთ ყველა კანონი თითქმის თავიდანვე. ჩვენ ასევე გვესმის, რომ ყველა ამ კანონის გარეშე ჩვენს დროში, ასე ვთქვათ, ჩვენ ვერ ვიცხოვრებთ. ყველგან მიმართავენ. თითოეულ ადამიანს აქვს საკუთარი მაგნიტური ველი. მაგრამ მეცნიერების გარდა არავინ ფიქრობს იმაზე, რომ ეს რომ არა, ადამიანები განვითარების პირველ საფეხურებზე გაჩერდებოდნენ.

მსგავსი დოკუმენტები

ა.აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის შექმნის წინაპირობები. მოძრაობის ფარდობითობა გალილეოს მიხედვით. ფარდობითობის პრინციპი და ნიუტონის კანონები. გალილეის გარდაქმნები. ფარდობითობის პრინციპი ელექტროდინამიკაში. ა.აინშტაინის ფარდობითობის თეორია.

რეზიუმე, დამატებულია 03/29/2003


ინერციული საცნობარო სისტემები. გალილეოს ფარდობითობის კლასიკური პრინციპი და გარდაქმნები. ფარდობითობის სპეციალური თეორიის აინშტაინის პოსტულატები. დროის ინტერვალების სიგრძის ცვლილების რელატივისტური კანონი. რელატივისტური დინამიკის ძირითადი კანონი.

რეზიუმე, დამატებულია 03/27/2012


ფარდობითობის თეორიის გაჩენა. კლასიკური, რელატივისტური, კვანტური მექანიკა. მოვლენათა ერთდროულობის ფარდობითობა, დროის ინტერვალები. ნიუტონის კანონი რელატივისტური ფორმით. კავშირი მასასა და ენერგიას შორის. აინშტაინის ფორმულა, დასვენების ენერგია.

საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 01/04/2016


გ.გალილეოს ფარდობითობის პრინციპი მექანიკური ფენომენებისთვის. ა.აინშტაინის ფარდობითობის თეორიის ძირითადი პოსტულატები. ფარდობითობის პრინციპები და სინათლის სიჩქარის უცვლელობა. ლორენცის კოორდინატების გარდაქმნები. რელატივისტური დინამიკის ძირითადი კანონი.

რეზიუმე, დამატებულია 11/01/2013


ახალი რელატივისტური ფიზიკის გაჩენის ისტორია, რომლის დებულებები გადმოცემულია ა.აინშტაინის შრომებში. ლორენცის გარდაქმნები და მათი შედარება გალილეურ გარდაქმნებთან. ფარდობითობის თეორიის ზოგიერთი ეფექტი. რელატივისტური დინამიკის ძირითადი კანონი და ფორმულები.

საკონტროლო სამუშაოები, დამატებულია 11/01/2013


აინშტაინის ფარდობითობის პრინციპის არსი, მისი როლი ათვლის ინერციული სისტემების აღწერასა და შესწავლაში. ფარდობითობის თეორიის კონცეფცია და ინტერპრეტაცია, პოსტულატები და დასკვნები მისგან, პრაქტიკული გამოყენება. ფარდობითობის თეორია გრავიტაციული ველისთვის.

რეზიუმე, დამატებულია 02/24/2009


აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შექმნის ისტორია. გრავიტაციის ეკვივალენტობის და გეომეტრიზაციის პრინციპი. Შავი ხვრელები. გრავიტაციული ლინზები და ყავისფერი ჯუჯები. სიმძიმის რელატივისტური და საზომი თეორიები. შეცვლილი ნიუტონის დინამიკა.

რეზიუმე, დამატებულია 12/10/2013


ფარდობითობის ზოგადი თეორია ფილოსოფიური თვალსაზრისით. ალბერტ აინშტაინის სპეციალური და ზოგადი ფარდობითობის შექმნის ანალიზი. ლიფტის ექსპერიმენტი და აინშტაინის მატარებლის ექსპერიმენტი. აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის (GR) ძირითადი პრინციპები.

რეზიუმე, დამატებულია 27/07/2010


ალბერტ აინშტაინის ძირითადი სამეცნიერო აღმოჩენების შესწავლა. გარე ფოტოელექტრული ეფექტის კანონი (1921). ენერგიის გამოსხივების დროს სხეულის მასის დაკარგვის ურთიერთობის ფორმულა. აინშტაინის სპეციალური ფარდობითობის პოსტულატები (1905). სინათლის სიჩქარის მუდმივობის პრინციპი.

პრეზენტაცია, დამატებულია 01/25/2012


გალილეოს ფარდობითობის პრინციპი. სიჩქარის დამატების კანონი. აინშტაინის პოსტულატები, მათი მნიშვნელობა. ლორენცის გარდაქმნები და მათგან მიღებული შედეგები. მაიკლსონის ინტერფერომეტრი და პრინციპები. სიჩქარის დამატება რელატივისტურ მექანიკაში. კავშირი მასისა და დასვენების ენერგიას შორის.

გაკვეთილის მიზანი: ჩამოუყალიბდეს მოსწავლეებს იმის გაგება, თუ როგორ შეიცვალა სივრცისა და დროის ცნებები აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური თეორიის დებულებების გავლენით.

გაკვეთილების დროს

1. საკონტროლო სამუშაოების ანალიზი.

2. ახალი მასალის სწავლა.

XIX საუკუნის ბოლოს ჩამოყალიბდა ელექტროდინამიკის ძირითადი დებულებები. გაჩნდა კითხვა გალილეოს ფარდობითობის პრინციპის მართებულობის შესახებ, რომელიც გამოიყენება ელექტრომაგნიტურ ფენომენებზე. ერთნაირად მიმდინარეობს თუ არა ელექტრომაგნიტური მოვლენები სხვადასხვა ინერციულ ჩარჩოებში: როგორ ვრცელდება ელექტრომაგნიტური ტალღები, როგორ ურთიერთქმედებენ მუხტები და დენები ერთი ინერციული ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას?

ინერცია არის ათვლის ისეთი სისტემა, რომლის მიმართ თავისუფალი სხეულები მოძრაობენ მუდმივი სიჩქარით. აქვს თუ არა გავლენა ერთგვაროვან სწორხაზოვან მოძრაობას ელექტრომაგნიტურ პროცესებზე (არ მოქმედებს მექანიკურ მოვლენებზე)?

ერთი ინერციული ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას იცვლება თუ არა ელექტროდინამიკის კანონები, ან როგორ რჩება ნიუტონის კანონები მუდმივი?

მაგალითად, მექანიკაში სიჩქარის დამატების კანონების მიხედვით, სიჩქარე შეიძლება იყოს ტოლი c=3·108მ/წმ მხოლოდ ერთ მითითების სისტემაში. სხვა მითითების სისტემაში, რომელიც თავად მოძრაობს V სიჩქარით, სინათლის სიჩქარე ტოლი უნდა იყოს c̄-V̄. მაგრამ ელექტროდინამიკის კანონების მიხედვით, ელექტრომაგნიტური ტალღების სიჩქარე ვაკუუმში სხვადასხვა მიმართულებით არის c=3 108მ/წმ.

წარმოიშვა წინააღმდეგობები ელექტროდინამიკასა და ნიუტონის მექანიკას შორის.

წარმოქმნილი წინააღმდეგობების მოსაგვარებლად სამი განსხვავებული მეთოდია შემოთავაზებული.

პირველი გზაიგი გულისხმობდა ფარდობითობის პრინციპის მიტოვებას, რომელიც გამოიყენება ელექტრომაგნიტურ ფენომენებზე. ამ შესაძლებლობას მხარი დაუჭირა ელექტრონული თეორიის ფუძემდებელმა ჰ.ლორენცმა (ჰოლანდიელი). მაშინ ითვლებოდა, რომ ელექტრომაგნიტური ფენომენები ხდება "მსოფლიო ეთერში" - ეს არის ყოვლისმომცველი საშუალება, რომელიც ავსებს მთელ მსოფლიო სივრცეს. ათვლის ინერციული სისტემა ლორენცმა განიხილა, როგორც ეთერთან შედარებით მოსვენებული ჩარჩო. ამ სისტემაში მკაცრად დაცულია ელექტროდინამიკის კანონები და ამ საცნობარო ჩარჩოში სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში ყველა მიმართულებით ერთნაირია.

მეორე გზაიყო მაქსველის განტოლებების არასწორი გამოცხადება.

გ.ჰერცი ცდილობდა გადაეწერა ისინი ისე, რომ ისინი არ იცვლებოდნენ ერთი ინერციული ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას, ანუ როგორც მექანიკის კანონები. ჰერცი თვლიდა, რომ ეთერი მოძრაობს მოძრავ სხეულებთან ერთად და, შესაბამისად, ელექტრომაგნიტური პროცესები ერთნაირად ხდება, განურჩევლად სხეულების მოძრაობისა თუ დასვენებისა. ანუ გ.ჰერცმა შეინარჩუნა ფარდობითობის პრინციპი.

მესამე გზა იყო სივრცისა და დროის შესახებ ტრადიციული იდეების მიტოვება.შენარჩუნებული იყო მაქსველის განტოლებები და ფარდობითობის პრინციპი, მაგრამ კლასიკური მექანიკის ყველაზე აშკარა, ყველაზე ძირითადი იდეები უნდა მიტოვებულიყო.

წინააღმდეგობების მოგვარების ეს მეთოდი საბოლოოდ სწორი აღმოჩნდა.

ექსპერიმენტმა უარყო როგორც პირველი, ისე მეორე მცდელობა, გამოესწორებინა წინააღმდეგობები, რომლებიც წარმოიშვა ელექტროდინამიკასა და მექანიკას შორის და უცვლელი დატოვა ფარდობითობის პრინციპი.

პრობლემის გადაჭრის მესამე მეთოდის შემუშავებისას ა.აინშტაინმა დაამტკიცა, რომ სივრცისა და დროის ცნებები მოძველებულია და ისინი ახლით ჩაანაცვლა.

ჰერცის მიერ შესწორებული მაქსველის განტოლებები ვერ ხსნიდა დაკვირვებულ ფენომენებს. გამოცდილებამ აჩვენა, რომ გარემოს არ შეუძლია მასთან ერთად შუქის გადათრევა, რადგან ის მიათრევს ეთერს, რომელშიც სინათლე ვრცელდება.

ამერიკელი მეცნიერების ა. მაიკელსონისა და ე. მორლის ექსპერიმენტებმა დაამტკიცა, რომ არ არსებობს ისეთი საშუალება, როგორიც არის „შუქის შემცველი ეთერი“.

შესაძლებელი გახდა მაქსველის ელექტროდინამიკის და ფარდობითობის პრინციპის გაერთიანება სივრცისა და დროის შესახებ ტრადიციული იდეების უარყოფასთან, ანუ არც მანძილი და არც დროის მსვლელობა არ არის დამოკიდებული მითითების ჩარჩოზე.

XIX საუკუნის ბოლოს მიიღეს ექსპერიმენტული მონაცემები, რომლებიც ვერ აიხსნებოდა ნიუტონის ფიზიკის თვალსაზრისით. კერძოდ, თუ სინათლის წყარო და მიმღები ერთმანეთისკენ ერთნაირად და სწორხაზოვნად მოძრაობენ, მაშინ მათი ნიუტონის სიჩქარეები უნდა დაემატოს. ამასთან, ამერიკელმა ფიზიკოსმა მაიკლსონმა და სხვებმა, რომლებიც ატარებდნენ ექსპერიმენტებს მგრძნობიარე ინტერფერომეტრის გამოყენებით, აჩვენეს, რომ სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში არ არის დამოკიდებული წყაროსა და მიმღების სიჩქარეზე და ყველა ინერციულ საცნობარო სისტემაში ერთნაირია. აინშტაინი მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ სინათლის სიჩქარის მუდმივობაბუნების ფუნდამენტური კანონია. ეს დასკვნა გააკეთა აინშტაინმა ფარდობითობის სპეციალური თეორიის საფუძველზე (იხ. ნაწილი 2.5). ასევე დადასტურდა მაქსველის განტოლებების უცვლელობა (იხ. განყოფილება 3.5) ლორენცის გარდაქმნების პირობებში, ხოლო ისინი არ არიან ინვარიანტები გალილეის გარდაქმნებისას (იხ. 2.4). ეს მოჰყვა აინშტაინის თეორიას, რომ ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებები (მაგალითად, მუხტები) გადაიცემა ვაკუუმში სინათლის სიჩქარით შეზღუდული სიჩქარით, ველის მეშვეობით (მოკლე დიაპაზონის მოქმედების კონცეფცია) ყველა მითითების სისტემაში.

ელექტრომაგნიტური ველის დაყოფა ელექტრულ და მაგნიტურ ველებად ფარდობითია - ბუნებაში არის ერთი ელექტრომაგნიტური ველი. სინათლეს ასევე აქვს ელექტრომაგნიტური ბუნება (სურ. 3.27).

კანონზომიერებები ახსნილი იქნა ფარდობითობის სპეციალური თეორიის საფუძველზე დოპლერის ეფექტიელექტრომაგნიტური ტალღებისთვის. როდესაც სინათლის წყარო შორდება დამკვირვებელს V სიჩქარით, ხდება სიხშირის (ან ტალღის სიგრძის Δλ-ით) ცვლილება წყაროს რადიაციის სპექტრში რადიაციული ტალღის სიგრძით λ ( წითელი ცვლა):

დოპლერის ეფექტმა იპოვა გამოყენება რადარში V სიჩქარისა და მოძრავ ობიექტამდე მანძილის გასაზომად, ასტროფიზიკაში - გალაქტიკების უკანდახევის სიჩქარის გასაზომად და ა.შ.

ციურ სფეროში ვარსკვლავების აშკარა პოზიციის ცვლილება სინათლის სიჩქარის სასრულობის გამო ე.წ. სინათლის გადახრები.

3.7. კვაზი-სტაციონარული მაგნიტური ველი

გადაადგილების დენი ძირეულად განსხვავდება გამტარობის დენისგან - ის არ არის დაკავშირებული მუხტების მოძრაობასთან. იგი გამოწვეულია მხოლოდ ელექტრული ველის დროის ცვლილებით (იხ. 3.5). ვაკუუმშიც კი ელექტრული ველის ცვლილება იწვევს მიმდებარე სივრცეში მაგნიტური ველის გაჩენა. სწორედ ამის საფუძველზე ხდება გადაადგილების დენი გამტარობის დენის იდენტური და ეს შესაძლებელს ხდის მას პირობითად უწოდოს "დენი".

გადაადგილების დენი j სმ წარმოიქმნება არა მხოლოდ ვაკუუმში ან დიელექტრიკებში, არამედ გამტარებლებშიც, როდესაც მათში გადის j pr გამტარობის ალტერნატიული დენი, თუმცა j pr-თან შედარებით მცირეა (ამის გათვალისწინებით, ისინი უგულებელყოფილია).

ალტერნატიულ მაგნიტურ ველში მოთავსებულ მასიურ გამტარებლებში ინდუცირებული დენები შეიძლება იყოს ინდუცირებული კანონის შესაბამისად (3.70). ეს დენები არის მორევის დენები გამტარების მოცულობით და ცნობილია როგორც ფუკოს დინებები.

ფუკოს დენები ქმნიან საკუთარ მაგნიტურ ველს, რომელიც ლენცის წესის შესაბამისად (იხ. 3.73) ხელს უშლის მათ გამომწვევი მაგნიტური ნაკადის ცვლილებას. მაღალი სიხშირის ფუკოს დენები იწვევს გამტარების გათბობას, რაც საშუალებას აძლევს მათ გამოიყენონ ლითონების დნობისთვის ინდუქციურ ღუმელებში, მიკროტალღურ ღუმელებში გამტარი პროდუქტების გასათბობად, ფიზიოთერაპიაში (ადამიანის სხეული არის გამტარი) და ა.შ. სხვა შემთხვევებში, ელექტრო მანქანებსა და ტრანსფორმატორებში სითბოს დანაკარგების შესამცირებლად, იზრდება წინააღმდეგობა ფუკოს დენების მიმართ, რაც მათ ბირთვებს ხდის არა მყარი, არამედ ერთმანეთისგან იზოლირებული თხელი ფირფიტებისგან.

ალტერნატიული ელექტრული დენის მქონე სქემებში გამტარების ელექტრული წინააღმდეგობა იზრდება დენის სიხშირის მატებასთან ერთად. ეს აიხსნება იმით, რომ დენის სიმკვრივის განაწილება გამტარის კვეთაზე ხდება არაერთგვაროვანი, ფუკოს დენების გათვალისწინებით: დენის სიმკვრივე იზრდება ზედაპირთან ახლოს (ე.წ. კანის ეფექტი). ეს ასევე საშუალებას გაძლევთ გააკეთოთ დირიჟორები ღრუ (ტუბულარული). კანის ეფექტი არის ნაწილების ზედაპირის მაღალი სიხშირის გამკვრივების მეთოდების საფუძველი.

ალტერნატიული დენის სიძლიერე ამავდროულად არათანაბარია გამტარის სხვადასხვა ნაწილში. ეს გამოწვეულია ცვალებადი ელექტრომაგნიტური ველის გამტარის გასწვრივ გავრცელების სასრული სიჩქარით. თუმცა, თუ გავითვალისწინებთ მუხტის მატარებლების დაბალ სიჩქარეს ველის გავრცელების სიჩქარესთან შედარებით, მაშინ დენები შეიძლება ჩაითვალოს კვაზი-სტაციონარულიისევე როგორც მაგნიტური ველები, რომლებიც მათ აღელვებს.

ალტერნატიული დენები მიიღება გენერატორების გამოყენებით. როდესაც წრე ბრუნავს ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში კუთხური სიჩქარით წრედ შემოსაზღვრულ არეალში, მაგნიტური ნაკადი პერიოდულად იცვლება (იხ. 3.67).

სადაც Ф 0 არის ნაკადის მაქსიმალური მნიშვნელობა კონტურის S ფართობზე.

აქედან წარმოქმნილი ელექტრომამოძრავებელი ძალა (იხ. 3.70) იქნება
სინუსოიდულად შეცვლა. ε 0 \u003d ωF 0 არის EMF-ის ამპლიტუდა. თუ წრე დახურულია, მაშინ მასში ჩაედინება ალტერნატიული დენი:

.

ზოგადად, ნებისმიერ დირიჟორს, გარდა ომური წინააღმდეგობის R, აქვს ინდუქციური L და ტევადობა C. ისინი უზრუნველყოფენ დენის დამატებით წინააღმდეგობას თვითინდუქციური EMF-ის გამოჩენის გამო (იხ. 3.73) და ტევადობის დატენვის ინერციით. შემდეგ ალტერნატიული დენის ამპლიტუდის მნიშვნელობა:

(3.90)

ღირებულება
აქვს წინაღობის ხასიათი ( წინაღობა). ეს დამოკიდებულია R, L, C მნიშვნელობებზე და  სიხშირეზე. როდესაც  აკმაყოფილებს პირობას:

,

წინაღობას აქვს მინიმალური მნიშვნელობა R-ის ტოლი, ხოლო ალტერნატიული დენის ამპლიტუდა აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას:

სიხშირე
- ჰქვია რეზონანსული.R L \u003d L და
- უწოდებენ ინდუქციურ და ტევადურ წინააღმდეგობებს ალტერნატიული დენის წრეში.

ალტერნატიული ელექტრო დენიაქვს დიდი პრაქტიკული გამოყენება. ის შეიძლება გადაიცეს მცირე დანაკარგებით დიდ დისტანციებზე და ტრანსფორმატორების დახმარებით მისი სიძლიერე და ძაბვა შეიძლება შეიცვალოს ფართო დიაპაზონში.

დასახასიათებლად მოქმედებაალტერნატიული დენი მუდმივ დენთან შედარებით, შემოღებულია კონცეფცია დენის და ძაბვის ეფექტური მნიშვნელობები. დენის სიძლიერის ეფექტური მნიშვნელობა არის I-ის მნიშვნელობა, რომელიც დაკავშირებულია I 0-ის ამპლიტუდასთან შემდეგნაირად:

ასევე ძაბვა
. ისინი განსაზღვრავენ ალტერნატიული დენის სიმძლავრეს. თქვენ ასევე შეგიძლიათ მოგცეთ სხვა განმარტება: I D: AC სიძლიერის ეფექტური მნიშვნელობა უდრის DC სიძლიერეს, რომელიც გამოყოფს იმავე რაოდენობის სითბოს წრედში, როგორც AC.

განმარტება 1

ელექტროდინამიკა არის ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ელექტრომაგნიტურ ველებს და მათ შორის ურთიერთქმედებას.

სურათი 1. ელექტროდინამიკის ცნება. ავტორი24 - სტუდენტური ნაშრომების ონლაინ გაცვლა

კლასიკური ელექტროდინამიკა სრულყოფილად აღწერს ელექტრული და მაგნიტური ველების ყველა თვისებას და ასევე ითვალისწინებს ფიზიკურ კანონებს, რის გამოც ზოგიერთი ფიზიკური სხეული შედის კონტაქტში სხვებთან, რომლებსაც აქვთ დადებითი ელექტრული მუხტი.

ჩვეულებრივ, ელექტრომაგნიტურ ველს ვუწოდოთ მატერიის უნივერსალური ფორმა, რომელიც ვლინდება ერთი დამუხტული ელემენტის მეორეზე გავლენის შედეგად. ხშირად ელექტრომაგნიტური ველის შესწავლისას განასხვავებენ მის ძირითად კომპონენტებს: ელექტრული და მაგნიტური ველი.

განმარტება 2

ელექტრომაგნიტური პოტენციალი არის სპეციალური ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ზუსტად განსაზღვრავს ველის განაწილებას ზოგად სივრცეში.

ელექტროდინამიკა შეიძლება დაიყოს:

• ელექტროსტატიკა;
• უწყვეტი საშუალების ელექტროდინამიკა;
• მაგნიტოსტატიკა;
• რელატივისტური ელექტროდინამიკა.

პოინტინგის ვექტორი არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც არის ველის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივის მთავარი ვექტორი ელექტროდინამიკაში. ამ ვექტორის მნიშვნელობა პროპორციულია იმ ენერგიისა, რომელიც შეიძლება გადავიდეს დროებითი სივრცის ერთეულზე ზედაპირის ფართობის ერთეულის მეშვეობით, რომელიც პირდაპირ პერპენდიკულარულია ელექტრომაგნიტური ინდუქციის განაწილების მიმართულებაზე.

ელექტროდინამიკა კარგ საფუძველს წარმოადგენს ოპტიკისა და რადიოტალღების ფიზიკის განვითარებისთვის. მეცნიერების ეს დარგები ითვლება ელექტრო და რადიოინჟინერიის საფუძვლებად. კლასიკური ელექტროდინამიკა იყენებს მაქსველის განტოლებების კონცეფციას ელექტრომაგნიტური ველების ურთიერთქმედების ძირითადი თვისებებისა და პრინციპების აღსაწერად, ავსებს მას უნივერსალური მასალის განტოლებებით, საწყისი და სასაზღვრო პირობებით.

ფარდობითობის პრინციპი ელექტროდინამიკაში

ფარდობითობის პრინციპი ელექტროდინამიკაში ჩამოყალიბდა მე-19 საუკუნის მეორე ნახევარში მაქსველის მიერ, რომელმაც საზოგადოებას ელექტრომაგნიტური ველის ძირითადი კანონები გააცნო. შედეგად, გაჩნდა ლოგიკური კითხვა, ვრცელდება თუ არა ეს კანონზომიერება ელექტროდინამიკის მოვლენებზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, აუცილებელია გავარკვიოთ, შეუძლიათ თუ არა ელექტრომაგნიტურ პროცესებს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ მუხტსა და დენებს შორის, თანაბრად გავრცელდნენ ყველა ინერციულ საცნობარო სისტემაში, ან ისინი ერთნაირად განაწილდებიან მექანიკურ პროცესებში.

ამ კითხვაზე სწორი და სრული პასუხის გასაცემად, ფიზიკოსებმა გადაწყვიტეს თავდაპირველად დაედგინათ, იცვლება თუ არა ელექტროდინამიკის ცენტრალური კანონები ერთი სისტემიდან მეორეში ტრანსფორმაციის დროს, თუ უცვლელი რჩება ნიუტონის ჰიპოთეზების მსგავსად. მხოლოდ ამ უკანასკნელ შემთხვევაში სასურველია ეჭვი არ შევიტანოთ შესწავლილი პრინციპის მართებულობაში ელექტრომაგნიტური ველის მეთოდებთან მიმართებაში და შემდეგ მივიჩნიოთ ეს სისტემა ბუნების ზოგად კანონად.

შენიშვნა 1

ელექტროდინამიკის კანონები საკმაოდ მრავალმხრივი და რთულია, ამიტომ ამ პრობლემის კომპეტენტური გადაწყვეტა არც ისე ადვილი საქმეა.

თუმცა, უკვე კარგად ჩამოყალიბებული მოსაზრებები საშუალებას გვაძლევს ვიპოვოთ რაციონალური პასუხი. ელექტროდინამიკის პრინციპების მიხედვით, ვაკუუმში ელექტრული და მაგნიტური ტალღების გავრცელების საერთო სიჩქარე ყოველთვის ერთნაირია. თუმცა, მეორე მხრივ, ეს მაჩვენებელი ასევე შეიძლება გაიგივდეს ერთ არჩეულ საცნობარო სისტემასთან ნიუტონის მექანიკის სიჩქარის დამატების თეორიის შესაბამისად.

ეს ნიშნავს, რომ თუ სიჩქარის დამატების ჩვეულებრივი კანონი სამართლიანი და მართებულია, მაშინ ერთი ინერციული კონცეფციიდან მეორეზე შემდგომი გადასვლისას, ელექტროდინამიკის პრინციპები აუცილებლად უნდა შეიცვალოს ისე, რომ ახალ საცნობარო სისტემაში სინათლის სიჩქარე უკვე წარმოდგენილი იყოს სრულიად განსხვავებული ფორმულა.

ამრიგად, ფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს სერიოზული წინააღმდეგობები ნიუტონის მექანიკასა და ელექტროდინამიკას შორის, რომელთა კანონები არ შეესაბამება ფარდობითობის პრინციპს.

ისინი ცდილობდნენ გადალახონ სირთულეები, რომლებიც წარმოიშვა შემდეგი მეთოდების წყალობით:

• ფარდობითობის პრინციპის გამოცხადება ელექტრომაგნიტურ პროცესებზე გამოუყენებლად;
• მაქსველის განტოლებების არასწორად აღიარება და მათი შეცვლა ისე, რომ არ შეიცვალოს ერთი ინერციული ჩარჩოდან მეორეზე მომდევნო გადასვლისას;
• დროისა და სივრცის შესახებ კლასიკური იდეების მიტოვება, რათა შემდგომში შენარჩუნდეს როგორც ფარდობითობის პრინციპი, ასევე მაქსველის კანონები.

საინტერესოა, რომ ეს იყო მესამე შესაძლებლობა, რომელიც აღმოჩნდა ერთადერთი ჭეშმარიტი, რადგან მისი თანმიმდევრული განვითარებით ა.აინშტაინმა შეძლო ახალი იდეების წარმოჩენა სივრცისა და დროის შესახებ. პირველი ორი გზა საბოლოოდ უარყო მრავალი ექსპერიმენტის დროს. ამრიგად, ინერციული საცნობარო ჩარჩოს არსებობის იდეა არ გაუძლო ექსპერიმენტულ შემოწმებას.

ფარდობითობის პრინციპის ელექტროდინამიკის მეთოდებთან ჰარმონიზაცია შესაძლებელი გახდა მხოლოდ მას შემდეგ, რაც მეცნიერებმა მიატოვეს კლასიკური იდეები სივრცისა და დროის შესახებ, რომლის მიხედვითაც დროის ნაკადი და მანძილი არ არის დამოკიდებული მითითების უპირატეს სისტემაზე.

ელექტრული მუხტის შენარჩუნების პრინციპი

ფიზიკური სხეულების არასტაბილური ელექტრიზების შემთხვევაში გამოიყენება ელექტრული დადებითი მუხტის შენარჩუნების კანონი. ეს ნიმუში საკმაოდ მართებულია დახურული ფიზიკური კონცეფციისთვის. ელექტროდინამიკაში მუხტის შენარჩუნების პრინციპის მართებულობა ბუნებაში მნიშვნელოვან როლს თამაშობს იმის გამო, რომ ყველა ნივთიერების შემადგენლობაში მხოლოდ ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკებია.

სხეულებს შორის ელექტრომაგნიტური ძალების ურთიერთქმედება შეუძლებელია, რადგან ნებისმიერი მატერია ნეიტრალურია ელექტრული პოზიციიდან ნორმალურ მდგომარეობაში. უარყოფითად და დადებითად დამუხტული ელემენტები უშუალოდ უკავშირდება ერთმანეთს ელექტროსტატიკური ძალებით და ქმნიან ნეიტრალურ სისტემებს.

მაკროსკოპული ნივთიერება ელექტრულად დამუხტული იქნება, თუ მის შემადგენლობაში შედის ელემენტარული ნაწილაკების ჭარბი რაოდენობა გარკვეული მუხტის ნიშნით.

მეცნიერები გამოყოფენ უარყოფითი მუხტის ნაწილს პოზიტიურისაგან, რათა ფიზიკური სხეული ელექტრიფიცირდეს. ეს შეიძლება გაკეთდეს ხახუნის საშუალებით, რაც გულისხმობს ელემენტარული ნაწილაკების გარდაქმნების უზარმაზარი რაოდენობის დაკვირვებას.

შესწავლილი პროცესის არსებობა მოძრავ ელემენტებს შორის სივრცეში, რის გამოც სასრული დრო იყოფა, არის მთავარი, რაც განასხვავებს მოკლე მანძილზე მოქმედების თეორიას დისტანციაზე მოქმედების ჰიპოთეზისგან. ელექტროდინამიკაში ელექტრული ველის მთავარი თვისებაა მისი ნაწილაკების გავლენა სხვა ელექტრულ მუხტებზე.

შენიშვნა 2

ელექტროსტატიკური ველი შეიძლება გამოჩნდეს მხოლოდ ელექტრული მუხტის მოქმედებით, რადგან ის არსებობს ერთმანეთთან დაკავშირებული მუხტების მიმდებარე სივრცეში.

მაგნიტური ინდუქციის ხაზები ელექტროდინამიკაში

მაგნიტური ინდუქციის მთავარი ვექტორის მიმართულებისთვის მეცნიერები იყენებენ სამხრეთ პოლუსის ინდექსს ჩრდილოეთ მაგნიტური ნემსის მიმართ, რომელიც თავისუფლად არის დაყენებული მაგნიტურ ველში. ელექტროდინამიკაში ეს მიმართულება მთლიანად ემთხვევა დახურული მარყუჟის დადებითი ენერგიის მიმართულებას დენით. დადებითი ნორმალური მოძრაობს იმ მიმართულებით, სადაც ჯიმლეტი გარდაიქმნება, თუ მას ატრიალებთ მარყუჟში დენის პარალელურად.

გიმლეტის წესი შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად: თუ ჯიმლეტის მუდმივი მოძრაობის მიმართულება საბოლოოდ ემთხვევა დირიჟორში არსებულ დენს, მაშინ სახელურის ბრუნვის მიმართულება ავტომატურად გაუტოლდება მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს. აქტიურად მოქმედი მართკუთხა გამტარის მაგნიტურ ველში ისარი დაყენებულია მკაცრად ტანგენტის წრის გასწვრივ.

განმარტება 3

მაგნიტური ინდუქციის ხაზები არის სპეციალური ხაზები, რომელთა ტანგენტები მიმართულია ისევე, როგორც ვექტორი ველის კონკრეტულ წერტილში.

ერთიანი ველის პარამეტრები ყოველთვის პარალელურია და ელექტროდინამიკაში მაგნიტების ინდუქციის ხაზების მთავარ მახასიათებელს მათ უსასრულობას უწოდებენ. ძალის დახურული ხაზების მქონე ველები ქმნიან მაგნიტურ ველს, რომელსაც არ აქვს წყარო.

ფარდობითობის პრინციპი და ნიუტონის კანონები

გალილეოს ფარდობითობის პრინციპი ორგანულად შევიდა ი.ნიუტონის მიერ შექმნილ კლასიკურ მექანიკაში. იგი ეფუძნება სამ „აქსიომას“ – ნიუტონის სამ ცნობილ კანონს. უკვე პირველი მათგანი, რომელშიც ნათქვამია: „ყოველი სხეული აგრძელებს მოსვენების მდგომარეობაში ან ერთგვაროვან და მართკუთხა მოძრაობაში, სანამ და რამდენადაც მას ძალები აიძულებენ შეცვალოს ეს მდგომარეობა“, საუბრობს მოძრაობის ფარდობითობაზე. და ამავდროულად მიუთითებს ათვლის ჩარჩოების არსებობაზე (მათ ინერციულს ეძახდნენ), რომლებშიც სხეულები, რომლებიც არ განიცდიან გარე ზემოქმედებას, მოძრაობენ „ინერციით“, არც აჩქარდებიან და არც ნელდებიან. ზუსტად ასეთი ინერციული სისტემები იგულისხმება ნიუტონის დანარჩენი ორი კანონის ფორმულირებისას. ერთი ინერციული ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას იცვლება მრავალი სიდიდე, რომელიც ახასიათებს სხეულების მოძრაობას, მაგალითად, მათი სიჩქარე ან მოძრაობის ტრაექტორიის ფორმა, მაგრამ მოძრაობის კანონები, ანუ ამ რაოდენობების დამაკავშირებელი ურთიერთობები რჩება. მუდმივი.

გალილეის გარდაქმნები

მექანიკური მოძრაობების, ანუ სივრცეში სხეულების პოზიციის ცვლილების აღწერის მიზნით, ნიუტონმა ნათლად ჩამოაყალიბა იდეები სივრცისა და დროის შესახებ. სივრცე ერთგვარ „ფონად“ იყო ჩაფიქრებული, რომელზედაც ვითარდება მატერიალური წერტილების მოძრაობა. მათი პოზიცია შეიძლება განისაზღვროს, მაგალითად, დეკარტის კოორდინატების გამოყენებით x, y, z, დრო t-დან გამომდინარე. ერთი ინერციული საცნობარო ჩარჩოდან K-დან მეორე K-ზე გადასვლისას, x ღერძის გასწვრივ პირველთან შედარებით v სიჩქარით, კოორდინატები გარდაიქმნება: x" \u003d x - vt, y "= y, z" \u003d z და დრო უცვლელი რჩება: t" = t. ამრიგად, ვარაუდობენ, რომ დრო აბსოლუტურია. ამ ფორმულებს გალილეის გარდაქმნები ეწოდება.

ნიუტონის აზრით, სივრცე მოქმედებს როგორც ერთგვარი კოორდინატთა ბადე, რომელზეც მატერია და მისი მოძრაობა არ მოქმედებს. სამყაროს ასეთ „გეომეტრიულ“ სურათში დრო, თითქოსდა, ითვლება რაღაც აბსოლუტური საათის მიერ, რომლის მსვლელობის არც აჩქარება და არც შენელება შეუძლებელია.

ფარდობითობის პრინციპი ელექტროდინამიკაში

გალილეოს ფარდობითობის პრინციპი სამას წელზე მეტი ხნის განმავლობაში მიეკუთვნებოდა მხოლოდ მექანიკას, თუმცა მე-19 საუკუნის პირველ მეოთხედში, პირველ რიგში, მ.ფარადეის ნაშრომების წყალობით, წარმოიშვა ელექტრომაგნიტური ველის თეორია, რომელიც შემდგომ განვითარდა და მათემატიკურად ჩამოყალიბებული ჯ.კ. მაქსველი. მაგრამ ფარდობითობის პრინციპის ელექტროდინამიკაზე გადატანა შეუძლებელი ჩანდა, რადგან ითვლებოდა, რომ მთელი სივრცე ივსებოდა სპეციალური საშუალებით - ეთერით, რომლის დაძაბულობა ინტერპრეტირებული იყო როგორც ელექტრული და მაგნიტური ველების სიძლიერე. ამავდროულად, ეთერი გავლენას არ ახდენდა სხეულების მექანიკურ მოძრაობებზე, ამიტომ მექანიკაში ის „არ იგრძნობოდა“, მაგრამ ეთერთან მიმართებაში მოძრაობას („ეთერულ ქარს“) უნდა ჰქონოდა გავლენა ელექტრომაგნიტურ პროცესებზე. შედეგად, დახურულ სალონში ექსპერიმენტატორს შეეძლო, ასეთ პროცესებზე დაკვირვებით, როგორც ჩანს, შეეძლო დაედგინა, იყო თუ არა მისი სალონი მოძრაობაში (აბსოლუტური!), თუ ის მოსვენებულ მდგომარეობაში იყო. კერძოდ, მეცნიერებს მიაჩნდათ, რომ „ეთერულმა ქარმა“ უნდა მოახდინოს გავლენა სინათლის გავრცელებაზე. თუმცა, "ეთერის ქარის" აღმოჩენის მცდელობები წარუმატებელი აღმოჩნდა და მექანიკური ეთერის კონცეფცია უარყოფილ იქნა, რომლის წყალობითაც ფარდობითობის პრინციპი ხელახლა დაიბადა, როგორც ეს იყო, მაგრამ უკვე როგორც უნივერსალური, რომელიც მოქმედებს არა მხოლოდ მექანიკაში. , არამედ ელექტროდინამიკაში და ფიზიკის სხვა სფეროებში.

ლორენცის გარდაქმნები

ისევე როგორც ნიუტონის განტოლებები არის მექანიკის კანონების მათემატიკური ფორმულირება, მაქსველის განტოლებები არის ელექტროდინამიკის კანონების რაოდენობრივი წარმოდგენა. ამ განტოლებების ფორმა ასევე უცვლელი უნდა დარჩეს ერთი ინერციული მიმართვის ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას. ამ პირობის დასაკმაყოფილებლად საჭიროა გალილეოს გარდაქმნების შეცვლა სხვებით: x"= g(x-vt); y"= y; z "= z; t" \u003d g (t-vx / c 2), სადაც g \u003d (1-v 2 / c 2) -1/2 და c არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში. ჰ. ლორენცის მიერ 1895 წელს დაარსებული ბოლო გარდაქმნები და მისი სახელწოდება არის ფარდობითობის სპეციალური (ან კონკრეტული) თეორიის საფუძველი. vc-ზე ისინი გადაიქცევიან გალილეურ გარდაქმნებად, მაგრამ თუ v ახლოს არის c-სთან, მაშინ მნიშვნელოვანი განსხვავებებია სივრცე-დროის სურათისგან, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ არარელატივისტურს. უპირველეს ყოვლისა, ვლინდება დროის შესახებ ჩვეული ინტუიციური იდეების წარუმატებლობა, გამოდის, რომ მოვლენები, რომლებიც ერთდროულად ხდება ერთ საცნობარო ჩარჩოში, წყვეტს ერთდროულად ყოფნას მეორეში. იცვლება სიჩქარის გარდაქმნის კანონიც.

ფიზიკური სიდიდეების ტრანსფორმაცია რელატივისტურ თეორიაში

რელატივისტურ თეორიაში სივრცითი დისტანციები და დროის ინტერვალები არ რჩება უცვლელი ერთი საცნობარო ჩარჩოდან მეორეზე გადასვლისას, მოძრაობს პირველთან შედარებით v სიჩქარით. სიგრძეები მცირდება (მოძრაობის მიმართულებით) 1/გ-ჯერ, ხოლო დროის ინტერვალები ამდენივეჯერ „იჭიმება“. ერთდროულობის ფარდობითობა ფარდობითობის თანამედროვე კერძო თეორიის მთავარი ფუნდამენტურად ახალი თვისებაა.