Introducere 1

(1) Fenomenul mecanic cel mai evident în experimentele electrice și magnetice este interacțiunea prin care corpurile în anumite stări se pun reciproc în mișcare, în ciuda prezenței între ele a unei distanțe destul de considerabile.

Așadar, pentru interpretarea științifică a acestor fenomene, este necesară în primul rând stabilirea mărimii și direcției forței care acționează între corpuri, iar dacă se constată că această forță depinde într-o oarecare măsură de poziția relativă a corpurilor și asupra stării lor electrice sau magnetice, atunci la prima vedere pare firesc să explicăm aceste fapte presupunând existența a altceva care este în repaus sau în mișcare în fiecare corp, constituind starea sa electrică sau magnetică și capabil să acționeze la distanță. conform legilor matematice.

În acest fel, au apărut teoriile matematice ale electricității statice, magnetismului, acțiunii mecanice între conductori purtători de curenți și teoria inducției curenților. În aceste teorii, forța care acționează între două corpuri este considerată doar ca în funcție de starea corpurilor și de poziția relativă a acestora, mediul nu este luat în considerare.

Aceste teorii admit mai mult sau mai puțin explicit existența unor substanțe ale căror particule au capacitatea de a acționa unele asupra altora la distanță. Cea mai completă dezvoltare a unei teorii de acest fel îi aparține lui W. Weber 2 , care a inclus în ea atât fenomene electrostatice, cât și electromagnetice.

Făcând acest lucru, totuși, a fost forțat să admită că forța care acționează între două particule electrice depinde nu numai de distanța lor reciprocă, ci și de viteza lor relativă.

Această teorie, așa cum a fost dezvoltată de Weber și Neumann 3 , este extrem de ingenioasă și remarcabil de exhaustivă în aplicarea sa la fenomenele de electricitate statică, atracție electromagnetică, inducerea curenților și fenomenele diamagnetice; această teorie este cu atât mai autoritară pentru noi cu cât a fost ideea călăuzitoare a celui care a făcut progrese atât de mari în partea practică a științei electricității, atât prin introducerea unui sistem constant de unități în măsurătorile electrice, cât și prin fapt determinarea mărimilor electrice cu precizie până acum necunoscută 4 .

(2) Cu toate acestea, dificultățile mecanice asociate cu presupunerea existenței particulelor care acționează la distanță cu forțe în funcție de vitezele lor sunt de așa natură încât nu îmi permit să consider această teorie ca finală, deși poate fi totuși utilă în ceea ce privește stabilirea coordonarea între evenimente. Prin urmare, am preferat să caut explicații ale faptelor într-o direcție diferită, presupunând că acestea sunt rezultatul unor procese care au loc atât în ​​mediul corpului, cât și în corpurile excitate înseși, și încercând să explic interacțiunile dintre corpurile îndepărtate de reciproc fără a presupune existența unor forțe capabile să opereze direct la distanțe semnificative.

(3) Teoria pe care o propun poate fi numită o teorie a câmpului electromagnetic deoarece se ocupă de spațiul din jurul corpurilor electrice sau magnetice și poate fi numită și o teorie dinamică deoarece presupune că există materie în acest spațiu. , care este în mișcare, prin care se produc fenomenele electromagnetice observate.

(4) Un câmp electromagnetic este acea parte a spațiului care conține și înconjoară corpuri care se află într-o stare electrică sau magnetică. Acest spațiu poate fi umplut cu orice fel de materie, sau putem încerca să scoatem din el toată materia densă, așa cum este cazul în tuburile Geisler 5 sau în alte așa-numite tuburi cu vid. Cu toate acestea, există întotdeauna suficientă materie pentru a percepe și transmite mișcările ondulatorii de lumină și căldură. Și întrucât transmisia radiațiilor nu se schimbă prea mult dacă așa-numitul vid este înlocuit cu corpuri transparente cu o densitate apreciabilă, atunci suntem nevoiți să admitem că aceste mișcări ale undelor se referă la substanța eterica, și nu la materie densă, prezența dintre care doar într-o oarecare măsură modifică mișcarea eterului. Prin urmare, avem anumite motive să presupunem, pe baza fenomenelor de lumină și căldură, că există un fel de mediu eteric care umple spațiul și pătrunde în toate corpurile, care are capacitatea de a fi pus în mișcare, de a transmite această mișcare de la unul. a părților sale altuia și să comunice această mișcare.materie densă, încălzind-o și influențând-o în diverse moduri.

(5) Energia transmisă corpului prin încălzire trebuie să fi existat anterior în mediul în mișcare, deoarece mișcările valurilor au părăsit sursa de căldură cu ceva timp înainte de a ajunge la corpul încălzit în sine, iar în acest timp energia trebuie să fi existat la jumătatea drumului în formă de mișcare medie și jumătate sub formă de stres elastic. Pornind de la aceste considerații, profesorul W. Thomson 6 a demonstrat că acest mediu trebuie să aibă o densitate comparabilă cu cea a materiei obișnuite și chiar a determinat limita inferioară a acestei densități.

(6) Prin urmare, putem, ca dat, derivat din ramura științei, indiferent de cea cu care avem de-a face (în cazul în cauză), să acceptăm existența unui mediu pătrunzător, care are un mic, dar real. densitate, care are capacitatea de a fi pusă în mișcare și de a transmite mișcări dintr-o parte în alta cu o viteză mare, dar nu infinită.

În consecință, părțile acestui mediu trebuie să fie astfel conectate încât mișcarea unei părți să fie într-un fel dependentă de mișcarea celorlalte părți și, în același timp, aceste conexiuni trebuie să fie capabile de un anumit tip de deplasare elastică, deoarece comunicarea dintre mișcarea nu este instantanee, ci necesită timp.

Prin urmare, acest mediu are capacitatea de a primi și stoca două tipuri de energie și anume energia „actuală”, care depinde de mișcarea părților sale, și energia „potențială”, care este munca pe care mediul o va efectua datorită elasticitatea sa, revenind la starea inițială, după deplasarea pe care a experimentat-o.

Propagarea vibrațiilor constă în transformarea continuă a uneia dintre aceste forme de energie în alta alternativ, iar în orice moment cantitatea de energie din întregul mediu se împarte în mod egal, astfel încât jumătate din energie este energia mișcării, iar cealaltă jumătate este energia tensiunii elastice.

(7) Un mediu având acest tip de structură poate fi capabil de alte tipuri de mișcare și deplasare decât cele care dau naștere fenomenelor de lumină și căldură; unele dintre ele pot fi astfel încât să fie percepute de simțurile noastre prin intermediul fenomenelor pe care le produc.

(8) Acum știm că un mediu luminifer în unele cazuri experimentează acțiunea magnetismului, deoarece Faraday 7 a descoperit că în acele cazuri când un fascicul polarizat plan trece printr-un mediu diamagnetic transparent în direcția liniilor de câmp magnetic formate de magneți sau curenți. , apoi polarizarea plană începe să se rotească.

Această rotație are loc întotdeauna în direcția în care electricitatea pozitivă trebuie să curgă în jurul unui corp diamagnetic pentru a forma un câmp magnetic eficient.

Verde 8 a descoperit de atunci că, dacă un corp diamagnetic este înlocuit cu unul paramagnetic, de exemplu, o soluție de triclorura de fier în eter, atunci rotația are loc în sens opus.

Profesorul W. Thomson 9 Astfel, a subliniat că nicio distribuție a forțelor care acționează între părțile vreunui mediu, singura mișcare a cărei mișcare este mișcarea vibrațiilor luminii, nu este suficientă pentru a explica aceste fenomene, ci că trebuie să admitem existența în mediu de mișcare în funcție de magnetizare, pe lângă acea mișcare oscilativă care este ușoară.

Este absolut corect că rotația planului de polarizare din cauza acțiunii magnetice a fost observată numai în medii cu o densitate vizibilă. Dar proprietățile câmpului magnetic nu se schimbă atât de mult atunci când un mediu este înlocuit cu altul sau cu un vid, pentru a ne permite să presupunem că un mediu dens face mai mult decât să modifice mișcarea eterului. Prin urmare, avem un motiv legitim să ne punem întrebarea: mișcarea mediului eteric nu trece peste tot, oriunde se observă efecte magnetice? Avem anumite motive să presupunem că această mișcare este o mișcare de rotație, având ca axă direcția forței magnetice.

(9) Putem discuta acum un alt fenomen observat în câmpul electromagnetic. Când un corp se mișcă peste linii de forță magnetică, experimentează ceea ce se numește forță electromotoare; două capete opuse ale corpului sunt electrificate în sens opus, iar curentul electric tinde să treacă prin corp. Când forța electromotoare este suficient de puternică și acționează asupra unor corpuri complexe din punct de vedere chimic, le descompune și forțează una dintre componente să meargă la un capăt al corpului, iar cealaltă - în direcția opusă 10 .

În acest caz, avem o manifestare evidentă a unei forțe care provoacă un curent electric în ciuda rezistenței și electrizează capetele corpului în sens invers; această stare specială a corpului este menținută numai prin acțiunea forței electromotoare și, de îndată ce această forță este îndepărtată, tinde cu o forță egală și opusă să provoace un curent invers prin corp și să-și restabilească starea electrică inițială. În cele din urmă, dacă această forță este suficient de puternică, descompune compușii chimici și deplasează componentele în două direcții opuse, în timp ce tendința lor naturală este de a inversa cu o astfel de forță încât să producă o forță electromotoare în sens opus.

Această forță, așadar, este forța care acționează asupra unui corp din cauza mișcării acestuia prin câmpul electromagnetic sau prin modificări care au loc în câmpul însuși; acțiunea acestei forțe se manifestă fie în generarea de curent și încălzire a corpului, fie în descompunerea corpului, fie, dacă nu poate face nici una, nici alta, atunci în aducerea corpului într-o stare de polarizare electrică. - o stare forțată în care capetele corpului sunt electrizate în sens invers și de care corpul caută să se elibereze de îndată ce forța perturbatoare este îndepărtată.

(10) Conform teoriei pe care o propun, această „forță electromotoare” este forța care decurge din transmiterea mișcării dintr-o parte a mediului în alta, astfel încât datorită acestei forțe mișcarea unei părți provoacă mișcarea. a altuia. Când forța electromotoare acționează de-a lungul unui circuit conductor, ea produce un curent care, dacă se întâlnește cu rezistență, determină o conversie constantă a energiei electrice în căldură; acesta din urmă nu mai poate fi recuperat sub formă de energie electrică prin orice inversare a procesului.

(11) Dar când o forță electromotoare acționează asupra unui dielectric, ea creează o stare de polarizare a părților sale, care este analogă cu polarizarea părților unei mase de fier aflate sub influență; magnet și care, ca și polarizarea magnetică, poate fi descrisă ca o stare în care fiecare particulă are capete opuse în stări opuse 11 .

Într-un dielectric supus unei forțe electromotoare, ne putem imagina că electricitatea din fiecare moleculă este atât de deplasată încât o parte a moleculei devine electrificată pozitiv, iar cealaltă negativ, dar electricitatea rămâne complet conectată cu moleculă și nu trece din de la o moleculă la alta.1 Se exprimă efectul acestei acţiuni asupra întregii mase a dielectricului! în deplasarea generală a energiei electrice într-o anumită direcţie. 12 Această deplasare nu este echivalentă cu un curent, deoarece atunci când atinge un anumit grad, rămâne neschimbat, dar este începutul curentului, iar modificările lui formează curenti în sens pozitiv sau negativ, după ce deplasarea crește sau scade. 12 . În interiorul dielectricului nu există semne de electrificare, deoarece electrificarea suprafeței oricărei molecule este neutralizată de electrificarea opusă a suprafeței moleculei în contact cu aceasta; dar pe suprafata de limita a dielectricului, unde electrificarea nu este neutralizata, intalnim fenomene care indica o electrificare pozitiva sau negativa a acestei suprafete. Relația dintre forța electromotoare și cantitatea de deplasare electrică pe care o provoacă depinde de natura dielectricului, aceeași forță electromotoare producând în general o deplasare electrică mai mare în dielectricii solizi, cum ar fi sticla sau sulful, decât în ​​aer.

(12) Aici, așadar, vedem un alt efect al forței electromotoare, și anume, deplasarea electrică, care, conform teoriei noastre, este un fel de conformare elastică cu acțiunea forței, asemănătoare cu cea care are loc în structuri și mașini datorită la rigiditatea imperfectă a legăturilor 13 .

(13) Un studiu practic al capacității inductive a dielectricilor 14 este îngreunat din cauza a două fenomene de interferență. Prima este conductivitatea dielectricului, care, deși în multe cazuri extrem de mică, nu este totuși complet imperceptibilă. Al doilea este un fenomen numit absorbție electrică 15, care constă în aceasta, că atunci când dielectricul este supus unei forțe electromotoare, deplasarea electrică crește treptat, iar dacă forța electromotoare este îndepărtată, dielectricul nu revine imediat la starea inițială. , dar descarcă doar o parte din electrificarea care i-a fost conferită și , fiind lăsată la sine, dobândește treptat electrificare la suprafața sa, în timp ce interiorul dielectricului se depolarizează treptat. Aproape toți dielectricii solizi prezintă acest fenomen, ceea ce explică sarcina reziduală a borcanului Leyden și unele dintre fenomenele din cablurile electrice descrise de F. Jenkin 16 .

(14) Ne întâlnim aici cu alte două feluri de complianță, diferite de elasticitatea unui dielectric ideal, pe care l-am comparat cu un corp perfect elastic. Conformitatea, care se referă la conductivități, poate fi comparată cu complianța unui fluid vâscos (cu alte cuvinte, un fluid cu frecare internă mare) sau a unui corp moale în care cea mai mică forță produce o schimbare permanentă a formei, crescând cu timpul forta. Conformitatea asociată cu fenomenul de absorbție electrică poate fi comparată cu complianța unui corp elastic al unei structuri celulare care conține un lichid gros în cavitățile sale. Un astfel de corp, atunci când este supus presiunii, se contractă treptat, iar atunci când presiunea este îndepărtată, corpul nu revine imediat la forma sa anterioară, deoarece elasticitatea materiei corpului trebuie să depășească treptat vâscozitatea lichidului înainte de echilibrul complet. este restaurat. Unele solide, deși nu au structura despre care am vorbit mai sus, prezintă proprietăți mecanice de acest fel 17 și este foarte posibil ca aceleași substanțe, ca și dielectricii, să aibă proprietăți electrice analoge, iar dacă sunt substanțe magnetice, ele au proprietăți corespunzătoare legate de dobândirea, reținerea și pierderea polarității magnetice 18 .

(15) Se pare deci că anumite fenomene de electricitate și magnetism conduc la aceleași concluzii ca și fenomenele optice, și anume că există un mediu eteric care pătrunde toate corpurile și este schimbat doar într-o oarecare măsură prin prezența lor; că părți din acest mediu au capacitatea de a fi puse în mișcare de curenți electrici și magneți; că această mișcare este comunicată de la o parte a mediului la alta prin intermediul forțelor care decurg din conexiunile acestor părți; că sub acțiunea acestor forțe are loc o anumită deplasare, în funcție de elasticitatea acestor legături, și că drept urmare, energia din mediu poate exista sub două forme diferite, dintre care una este energia efectivă a mișcării. a părților mediului, iar cealaltă este energia potențială datorată legăturilor părților datorită elasticității lor.

(16) De aici ajungem la conceptul de mecanism complex, capabil de o mare varietate de mișcări, dar în același timp conectat în așa fel încât mișcarea unei părți depinde, după anumite relații, de mișcarea alte părți, iar aceste mișcări sunt comunicate prin forțe care decurg din deplasarea relativă a părților interconectate datorită elasticității legăturilor. Un astfel de mecanism trebuie să se supună legilor generale ale dinamicii și trebuie să putem deduce toate consecințele acestei mișcări, presupunând că este cunoscută forma relației dintre mișcările părților. (17) Știm că atunci când un curent electric circulă într-un circuit conductor, partea adiacentă a câmpului are proprietăți magnetice cunoscute, iar dacă există două circuite în câmp, proprietățile magnetice ale câmpului legate de ambii curenți sunt combinate. Astfel, fiecare parte a câmpului este în legătură cu ambii curenți, iar ambii curenți sunt asociați unul cu celălalt în virtutea conexiunii lor cu magnetizarea câmpului. Primul rezultat al acestei conexiuni, pe care îmi propun să o studiez, este inducerea unui curent de către altul și inducerea datorită mișcării conductoarelor într-un câmp.

Un alt rezultat care rezultă din aceasta este interacțiunea mecanică dintre conductorii prin care curg curenții. Fenomenul de inducție a curentului a fost derivat din interacțiunea mecanică a conductorilor de către Helmholtz 19 și Thomson 20 . Am urmat ordinea inversă și am dedus interacțiunea mecanică din legile inducției. Am descris apoi metodele experimentale de determinare a mărimilor L, M, N 21 de care depind aceste fenomene.

(18) Apoi aplic fenomenele de inducție și atracție a curenților la studiul câmpului electromagnetic și la stabilirea unui sistem de linii magnetice de forță care indică proprietățile magnetice ale acestora. Examinând același câmp cu un magnet, arăt distribuția suprafețelor sale magnetice echipotențiale care traversează liniile de forță în unghi drept.

Pentru a aduce aceste rezultate în domeniul calculului simbolic, 22 le exprim sub forma unor ecuații generale ale câmpului electromagnetic.

Aceste ecuații exprimă:
(A) Relația dintre deplasarea electrică, curentul de conducție adevărat și curentul total combinat din ambele.
(B) Relația dintre liniile magnetice de forță și coeficienții de inducție ai unui circuit, așa cum sa dedus deja din legile inducției.
(C) Relația dintre puterea curentului și acțiunile sale magnetice în funcție de sistemul electromagnetic de unități.
(D) Valoarea forței electromotoare în orice corp, care decurge din mișcarea corpului în câmp, modificarea câmpului în sine și modificarea potențialului electric de la o parte a câmpului la alta.
(E) Relația dintre deplasarea electrică și forța electromotoare care o produce.
(F) Relația dintre curentul electric și forța electromotoare care îl conduce.
(G) Relația dintre cantitatea de electricitate liberă în orice punct și deplasările electrice din vecinătatea acestuia.
(H) Relația dintre creșterea sau scăderea energiei electrice libere și a curenților electrici din vecinătate Există 20 de astfel de ecuații în total, care conțin 20 de variabile.

(19) Exprim apoi în termenii acestor mărimi energia internă a câmpului electromagnetic, ca depinzând parțial de polarizarea magnetică și parțial de polarizarea electrică în fiecare punct 23 .

De aici determin forța mecanică care acționează, în primul rând, asupra unui conductor mobil prin care circulă un curent electric; în al doilea rând, la polul magnetic; în al treilea rând, pe un corp electrificat.

Ultimul rezultat, și anume forța mecanică care acționează asupra unui corp electrificat, dă naștere unei metode independente de măsurare electrică bazată pe acțiuni electrice. Raportul dintre unitățile utilizate în aceste două metode se dovedește a depinde de ceea ce am numit „elasticitatea electrică” a mediului și este viteza care a fost determinată experimental de Weber și Kohlrausch.

Apoi arăt cum se calculează capacitatea electrostatică a unui condensator și capacitatea inductivă specifică a unui dielectric.

Se studiază în continuare cazul unui condensator format din straturi paralele de substanțe cu diferite rezistențe electrice și capacități inductive și se arată că va avea loc, în general, fenomenul numit absorbție electrică, adică dacă condensatorul se descarcă brusc, atunci după o în scurt timp va detecta prezența rezidualîncărca.

(20) Ecuațiile generale sunt aplicate în continuare în cazul unei perturbații magnetice care se propagă printr-un câmp neconductor și se arată că singurele perturbații care se pot propaga în acest fel sunt cele transversale pe direcția de propagare și că viteza de propagare este viteza v, determinat experimental din experimente precum cel al lui Weber, care exprimă numărul de unități electrostatice de electricitate conținute într-o unitate electromagnetică.

Această viteză este atât de apropiată de viteza luminii încât se pare că avem motive întemeiate să concluzionăm că lumina în sine (inclusiv căldura radiantă și alte radiații) este o perturbare electromagnetică sub formă de unde care se propagă printr-un câmp electromagnetic conform legilor electromagnetismului. 24 . Dacă este așa, atunci coincidența dintre elasticitatea mediului, calculată, pe de o parte, din vibrațiile rapide ale luminii, și, pe de altă parte, găsită prin procesul lent al experimentelor electrice, arată cât de perfect și corect este elasticul. proprietățile mediului trebuie să fie dacă nu este umplut cu ceva sau materie mai densă decât aerul. Dacă în corpurile dense transparente se păstrează același caracter de elasticitate, atunci se dovedește că pătratul indicelui de refracție este egal cu produsul capacității dielectrice specifice și capacitatea magnetică specifică 25 . Mediile conductoare absorb rapid astfel de radiații și, prin urmare, sunt de obicei opace.

Conceptul de propagare a perturbațiilor magnetice transversale cu excluderea celor longitudinale este realizat cu siguranță de profesorul Faraday 26 în „Gânduri asupra vibrațiilor razelor”. Teoria electromagnetică a luminii, așa cum a propus-o el, este în esență aceeași cu cea pe care o dezvolt în această lucrare, cu excepția faptului că în 1846 nu existau date disponibile pentru calcularea vitezei de propagare 27 .

(21) Se aplică apoi ecuațiile generale pentru a calcula coeficienții de inducție reciprocă ai celor doi curenți circulari și coeficientul de autoinducție al bobinei.

Absența unei distribuții uniforme a curentului în diferite părți ale secțiunii firului în momentul în care curentul începe să curgă, după cum cred, este investigată pentru prima dată și s-a găsit o corecție corespunzătoare pentru coeficientul de auto-inducție.

Aceste rezultate sunt aplicate la calculul auto-inductanței unei bobine utilizate în experimentele Comitetului Asociației Britanice pentru Standardele Rezistenței Electrice, iar valorile obținute sunt comparate cu valorile determinate empiric.

* În cartea: DK Maxwell Selected Works on the Theory of the Electromagnetic Field. M, 1954, p. 251-264.
1 Royal Society Transactions, vol. CLV, 1864
2 Wilhelm Weber (1804-1891) - fizician german, a dedus legea elementară a electrodinamicii cu rază lungă de acțiune; împreună cu Kohlrausch Rudolf (1809-1858) au măsurat pentru prima dată în 1856 raportul unităților electrostatice și magnetice de sarcină, care s-a dovedit a fi egal cu viteza luminii (3-108 m/s).
3 Electrodynamische Maassbestimmungen, Leipzig. Trans, vol. 1, 1849 și Taylor's Scientific Memoirs, vol. V, capitolul XIV. „Explicate tentatur quomodo fiat ut lucis planum polarizationis per vires electricas vel magneticas declinetur”, Halis Saxonum, 1858.
4 Ne referim la experimentele lui Weber și Kohlrausch.
Heinrich Geisler (1814-1879) - fizician german care a proiectat o serie de instrumente fizice: hidrometre, pompe cu mercur, tuburi de vid - așa-numitele tuburi Geisler etc.
6 Thomson William (Lord Kelvin) (1824-1907) - un fizician englez remarcabil, unul dintre fondatorii termodinamicii; a introdus scala de temperatură absolută care îi poartă numele, a dezvoltat teoria oscilațiilor electrice, obținând formula pentru perioada unui circuit oscilator, autor al multor alte descoperiri și invenții și susținător al unei imagini mecaniciste a lumii fizice. W. Thomson. „Despre densitatea posibilă a mediului luminos și despre valoarea mecanică a unei mile cubi de lumină solară”, Tranzacții ale Societății Regale din Edinburgh, c. 57, 1854.
7 Deci Maxwell numește energie cinetică.
8" Exp. Res., Seria XIX. Emile Verde (1824-1866) - fizician francez care a descoperit experimental că rotația magnetică a planului de polarizare este proporțională cu pătratul lungimii de undă a luminii. Verdet, Comptes rendus, 1856, al doilea semestru, din 529 și 1857, primul semestru, p. 1209.
9 Deci W. Thomson, Proceedings of the Royal Society, iunie 1856 și iunie 1861.
10 Maxwell aderă la idei învechite despre descompunerea electroliților de către un câmp electric.
11 Faraday, „Exp. Res”, seria XI; Mossotti, Mem. della Soc. Italina (Mode-pa), vol. XXIV, partea 2, p. 49.
12 Aici Maxwell introduce conceptul de curent de deplasare.
13 Modelele de elasticitate sunt utilizate în scopuri ilustrative.
14 Așa numește Maxwell permisivitatea unei substanțe.
15 Faraday, „Exp Res” (1233-1250).
16 F. Jenkm Rapoartele Asociației Britanice, 1859, p. 248, și Raportul Comitetului Camerei de Comerț pentru Cabluri Submarine, c. 136 și 464.
17 Ca, de exemplu, o compoziție de lipici, melasă etc., din care sunt realizate mici figuri de plastic, care, atunci când sunt deformate, nu își dobândesc decât treptat contururile originale.
18 Un alt exemplu al modului în care Maxwell folosește analogii din teoria elasticității.
19 ediție rusă, Helmholtz. „Despre conservarea puterii”. M., 1922.
20 W. Thomson. Rapoartele Asociației Britanice, 1848; Phil. Mag., decembrie 1851.
21 L, M, N - câteva mărimi geometrice introduse de Maxwell pentru a descrie dependența interacțiunii conductoarelor cu curentul: L depinde de forma primului conductor, N - de forma celui de-al doilea, iar M - de relativul pozitia acestor conductori.
22 Acest „calcul simbolic” este împrumutat din lucrările lui Hamilton privind analiza vectorială și a operatorilor.
23 Aceste ecuații în forma lor modernă (în SI) arată astfel: (A) nu este o ecuație, ci o definiție a vectorului densității de curent total:
24 Aici Maxwell subliniază natura electromagnetică a luminii.
25 Adică n2 = e|l.
26 Fil. Mag., mai 1846 sau „Exp. Res., vol. III.
27 Primele valori sigure ale vitezei luminii au fost obținute în experimentele lui I. Fizeau (1849) și L. Foucault (1850).

Oamenii de știință de la National High Magnetic Field Laboratory (MagLab) de la Universitatea de Stat din Florida au creat cel mai puternic magnet supraconductor din lume. Un dispozitiv nu mai mare de un centimetru în diametru și nu mai mare decât o rolă de hârtie igienică (nu știu de ce, dar creatorii fac o asemenea analogie) este capabil să genereze o putere record de câmp magnetic de 45,5 Tesla. Acesta este de peste 20 de ori mai puternic decât magneții din aparatele RMN din spital. Se observă că anterior doar magneții pulsați, capabili să mențină un câmp magnetic pentru o fracțiune de secundă, atingeau o intensitate mai mare.

Totul în acest univers se mișcă și nu stă pe loc. se învârt în jurul stelelor, stelele se învârt în jurul centrilor galactici și galaxiile înseși se mișcă în spațiul intergalactic. Unele se mișcă singure, dar gravitația face ca majoritatea galaxiilor să se formeze în grupuri numite clustere de galaxii. Lungimea unor astfel de clustere galactice poate fi de zeci de milioane de ani lumină. Acest lucru face ca clusterele să fie una dintre cele mai mari structuri din universul cunoscut.

Exemple de surse de impulsuri electromagnetice unice: explozie nucleară, descărcare fulger, descărcare electrică, comutare în circuite electrice. Spectrul EMR este cel mai adesea roz. Exemple de surse de impulsuri electromagnetice multiple: mașini colectoare, descărcare corona pe curent alternativ, descărcare intermitentă cu arc pe curent alternativ.

În tehnologie, radiația electromagnetică cu o lățime limitată a spectrului este cel mai des întâlnită, dar, la fel ca EMP dintr-o explozie nucleară, poate duce la defecțiunea echipamentului sau la crearea unor interferențe puternice. De exemplu, radiațiile de la stațiile radar, instalațiile electroerozive, comunicațiile digitale etc.

Câmpul electromagnetic și impactul acestuia asupra sănătății umane

1. Ce este EMF, tipurile și clasificarea acesteia

2. Principalele surse de CEM

2.1 Transport electric

2.2 Linii electrice

2.3 Cablaj

2.7 Celular

2.8 Radare

2.9 Calculatoare personale

3. Cum afectează EMF sănătatea

4. Cum să te protejezi de EMF

În practică, la caracterizarea mediului electromagnetic se folosesc termenii „câmp electric”, „câmp magnetic”, „câmp electromagnetic”. Să explicăm pe scurt ce înseamnă acest lucru și ce legătură există între ele.

Câmpul electric este creat de sarcini. De exemplu, în toate experimentele școlare binecunoscute privind electrificarea ebonitei, există doar un câmp electric.

Un câmp magnetic este creat atunci când sarcinile electrice se deplasează printr-un conductor.

Pentru a caracteriza mărimea câmpului electric, se utilizează conceptul de intensitate a câmpului electric, denumirea E, unitatea de măsură este V/m. Mărimea câmpului magnetic este caracterizată de puterea câmpului magnetic H, unitate A/m. Când se măsoară frecvențe ultra joase și extrem de joase, este adesea folosit și conceptul de inducție magnetică B, o unitate a lui T, o milioneme din T corespunde cu 1,25 A / m.

Prin definiție, un câmp electromagnetic este o formă specială de materie prin care se realizează o interacțiune între particulele încărcate electric. Motivele fizice ale existenței unui câmp electromagnetic sunt legate de faptul că un câmp electric variabil în timp E generează un câmp magnetic H, iar un H în schimbare generează un câmp electric vortex: ambele componente E și H, în continuă schimbare, excită fiecare. alte. EMF-ul particulelor încărcate staționare sau în mișcare uniformă este indisolubil legat de aceste particule. Odată cu mișcarea accelerată a particulelor încărcate, EMF „se desprinde” de ele și există independent sub formă de unde electromagnetice, nedispărând odată cu eliminarea sursei.

Undele electromagnetice sunt caracterizate de o lungime de undă, denumirea este l. O sursă care generează radiații și, de fapt, creează oscilații electromagnetice, este caracterizată de o frecvență, denumirea este f.

O caracteristică importantă a EMF este împărțirea sa în așa-numitele zone „aproape” și „departe”. În zona „aproape”, sau zona de inducție, la o distanță de sursa r 3l. În zona „departe”, intensitatea câmpului scade invers cu distanța până la sursă r -1.

În zona „departe” de radiație există o legătură între E și H: E = 377N, unde 377 este impedanța de vid, Ohm. Prin urmare, de regulă, se măsoară doar E. În Rusia, la frecvențe peste 300 MHz, densitatea fluxului de energie electromagnetică sau vectorul Poynting este de obicei măsurată. Denumită S, unitatea de măsură este W/m2. PES caracterizează cantitatea de energie transportată de o undă electromagnetică pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață perpendiculară pe direcția de propagare a undei.

Clasificarea internațională a undelor electromagnetice după frecvență

Numele intervalului de frecvență

1. Vadim a descris acum mai bine de 4 ani un exemplu practic de convergență a undelor în formă de inel pe o primitivă pentru a înțelege aruncarea unui colac de salvare pe apă. undele s-au abătut de la sursă și au convergit efectiv.Au existat încercări teoretic nefondate de a crea un înveliș electromagnetic al unei „mașini de tempo” fictive. sincer, are boabe lungi de vedere, intuitiv, încă neînțeles.

3. Oricât de paradoxal ar părea, întoarcerea timpului este posibilă. dar cu un curs ulterior modificat.

4. Viteza timpului nu este aceeași.

5. RELATIVITATE - spațiu și timp pentru lumea dată și omenire - o măsură a vitezei luminii, apoi o altă lume. alte viteze, alte legi. Tot în reducere.

6. „Big Bang” aproximativ 14 miliarde de ani lumină, doar câteva momente într-o altă lume, într-un alt flux de timp, care este de 5 minute pentru umanitate – pentru alte lumi – miliarde de ani.

7. Universul infinit pentru ALȚII este ca o particulă cuantică invizibilă și invers.

Introducerea noilor tehnologii și utilizarea pe scară largă a energiei electrice a dus la apariția câmpurilor electromagnetice artificiale, care au cel mai adesea un efect dăunător asupra oamenilor și mediului. Aceste câmpuri fizice apar acolo unde există sarcini în mișcare.

Natura câmpului electromagnetic

Câmpul electromagnetic este un tip special de materie. Are loc în jurul conductorilor de-a lungul cărora se deplasează sarcinile electrice. Un astfel de câmp de forță este format din două câmpuri independente - magnetic și electric, care nu pot exista izolat unul de celălalt. Câmpul electric, atunci când apare și se modifică, generează invariabil unul magnetic.

Unul dintre primii care a investigat natura câmpurilor variabile la mijlocul secolului al XIX-lea a fost James Maxwell, căruia i se atribuie crearea teoriei câmpului electromagnetic. Omul de știință a arătat că sarcinile electrice care se mișcă cu accelerație creează un câmp electric. Schimbarea lui generează un câmp de forțe magnetice.

Sursa unui câmp magnetic alternant poate fi un magnet, dacă îl puneți în mișcare, precum și o sarcină electrică care oscilează sau se mișcă cu accelerație. Dacă sarcina se mișcă cu o viteză constantă, atunci un curent constant trece prin conductor, care este caracterizat de un câmp magnetic constant. Propagându-se în spațiu, câmpul electromagnetic transportă energie, care depinde de mărimea curentului din conductor și de frecvența undelor emise.

Impactul câmpului electromagnetic asupra unei persoane

Nivelul tuturor radiațiilor electromagnetice care sunt create de sistemele tehnice proiectate de om este de multe ori mai mare decât radiația naturală a planetei. Acest câmp se caracterizează printr-un efect termic, care poate duce la supraîncălzirea țesuturilor corpului și la consecințe ireversibile. De exemplu, utilizarea prelungită a unui telefon mobil, care este o sursă de radiații, poate duce la creșterea temperaturii creierului și a cristalinului ochiului.

Câmpurile electromagnetice generate de utilizarea aparatelor de uz casnic pot provoca neoplasme maligne. În special, acest lucru se aplică corpului copiilor. Prezența pe termen lung a unei persoane în apropierea sursei undelor electromagnetice reduce eficiența sistemului imunitar, duce la boli ale inimii și ale vaselor de sânge.

Desigur, este imposibil să se abandoneze complet utilizarea mijloacelor tehnice care sunt sursa unui câmp electromagnetic. Dar puteți aplica cele mai simple măsuri preventive, de exemplu, folosiți un telefon mobil doar cu căști, nu lăsați cablurile aparatului în prizele electrice după utilizarea echipamentului. În viața de zi cu zi, se recomandă utilizarea prelungitoare și cabluri cu ecranare de protecție.

dacă câmpul este necesar pentru a magnetiza ceva, atunci această bucată de material de magnetizat trebuie inclusă în circuitul magnetic. acestea. luăm un miez de oțel închis, facem o deschidere în el atâta timp cât materialul pe care trebuie să-l magnetizăm, introducem acest material în deschiderea rezultată, așa că am închis din nou circuitul magnetic tăiat. câmpul care pătrunde în materialul tău va fi foarte omogen.

Cum se creează un câmp electromagnetic

Câmpul electromagnetic nu apare de la sine, el este emis de un dispozitiv sau obiect. Înainte de a asambla un astfel de dispozitiv, este necesar să înțelegeți principiul însuși al aspectului câmpului. Din nume este ușor de înțeles că aceasta este o combinație de câmpuri magnetice și electronice care sunt capabile să se genereze reciproc în anumite condiții. Conceptul de EMF este asociat cu numele omului de știință Maxwell.

Cercetătorii de la Laboratorul de Câmp Magnetic Înalt din Dresda au stabilit un nou record mondial prin crearea celui mai puternic câmp magnetic artificial. Folosind un inductor cu două straturi care cântărește 200 de kilograme și dimensiuni comparabile cu dimensiunea unei găleți obișnuite, au reușit să obțină un câmp magnetic egal cu 91,4 Tesla în câteva zeci de milisecunde. Pentru referință, recordul anterior în această zonă a fost de 89 de tesla, deținut de mulți ani, care a fost stabilit de cercetătorii de la Laboratorul Național Los Alamos, SUA.

91 tesla este un câmp magnetic incredibil de puternic, electromagneții puternici obișnuiți utilizați în aparatele industriale și de uz casnic produc un câmp magnetic care nu depășește 25 tesla. Obținerea câmpurilor magnetice transcendentale necesită abordări speciale, astfel de electromagneți sunt realizați într-un mod special astfel încât să poată asigura trecerea nestingherită a unei cantități mari de energie și să rămână în siguranță. Se știe că un curent electric care curge printr-un inductor produce un câmp magnetic, dar acest câmp magnetic interacționează cu electronii din conductor, respingându-i în sens opus, adică. creează rezistență electrică. Cu cât câmpul magnetic produs de electromagnet este mai mare, cu atât este mai mare efectul de respingere asupra electronilor în conductorii bobinei. Și când se atinge o anumită limită, acest impact poate duce la distrugerea completă a electromagnetului.

Pentru a preveni autodistrugerea bobinei sub influența propriului câmp magnetic, oamenii de știință germani au „îmbrăcat” spirele bobinei într-un „corset” dintr-un material flexibil și durabil, similar cu cel folosit la vestele antiglonț. Această decizie a oferit oamenilor de știință o bobină capabilă să genereze un câmp magnetic de 50 Tesla timp de două sutimi de secundă fără distrugere. Următorul lor pas a fost destul de previzibil, la prima bobină i-au adăugat o altă bobină de 12 straturi, închisă tot într-un „corset” de fibră. A doua bobină este capabilă să reziste la un câmp magnetic de 40 Tesla, dar câmpul magnetic total din cele două bobine, obținut cu ajutorul unor trucuri, a depășit pragul de 90 Tesla ca valoare.

Dar oamenii încă au nevoie de magneți foarte puternici. Câmpurile magnetice mai puternice, având o formă precisă predeterminată, fac posibilă studierea și măsurarea mai bună a unora dintre proprietățile noilor materiale care sunt în mod constant inventate și create de oamenii de știință. Prin urmare, acest nou electromagnet puternic a fost apreciat de unii oameni de știință din domeniul științei materialelor. Cercetătorii de la HZDR au primit deja comenzi pentru șase dintre acești electromagneți, pe care se așteaptă să îi producă în următorii câțiva ani.

Surse: engangs.ru, it-med.ru, tinyfamily.ru, www.kakprosto.ru, flyback.org.ru, dokak.ru, www.dailytechinfo.org

Așa cum o sarcină electrică în repaus acționează asupra unei alte sarcini printr-un câmp electric, un curent electric acționează asupra altui curent prin intermediul camp magnetic. Acțiunea unui câmp magnetic asupra magneților permanenți se reduce la acțiunea sa asupra sarcinilor care se deplasează în atomii unei substanțe și creează curenți circulari microscopici.

Doctrina a electromagnetism bazat pe două ipoteze:

• câmpul magnetic acționează asupra sarcinilor și curenților în mișcare;
• un câmp magnetic apare în jurul curenților și sarcinilor în mișcare.

Interacțiunea magneților

Magnet permanent(sau acul magnetic) este orientat de-a lungul meridianului magnetic al Pământului. Capătul îndreptat spre nord se numește polul Nord(N) iar capătul opus este polul Sud(S). Apropiind doi magneți unul de celălalt, observăm că polii lor asemănători se resping, iar cei opuși se atrag ( orez. unu ).

Dacă separăm polii tăind magnetul permanent în două părți, atunci vom constata că fiecare dintre ei va avea și el doi poli, adică va fi un magnet permanent ( orez. 2 ). Ambii poli - nord și sud - sunt inseparabili unul de celălalt, egali.

Câmpul magnetic creat de Pământ sau de magneții permanenți este reprezentat, ca și câmpul electric, prin linii de forță magnetice. O imagine a liniilor de câmp magnetic ale oricărui magnet poate fi obținută prin plasarea peste acesta a unei foi de hârtie, pe care se toarnă pilitura de fier într-un strat uniform. Intrând într-un câmp magnetic, rumegușul este magnetizat - fiecare dintre ele are un pol nord și un pol sud. Polii opuși tind să se apropie unul de celălalt, dar acest lucru este prevenit prin frecarea rumegușului pe hârtie. Dacă bateți hârtia cu degetul, frecarea va scădea și pilitura vor fi atrase unele de altele, formând lanțuri care reprezintă liniile unui câmp magnetic.

Pe orez. 3 arată locația în câmp a unui magnet direct de rumeguș și a micilor săgeți magnetice care indică direcția liniilor câmpului magnetic. Pentru această direcție se ia direcția polului nord al acului magnetic.

Experiența lui Oersted. Curent de câmp magnetic

La începutul secolului al XIX-lea. om de știință danez Oersted a făcut o descoperire importantă descoperind acţiunea curentului electric asupra magneţilor permanenţi . A pus un fir lung lângă acul magnetic. Când trecea un curent prin fir, săgeata se întoarse, încercând să fie perpendiculară pe acesta ( orez. patru ). Acest lucru ar putea fi explicat prin apariția unui câmp magnetic în jurul conductorului.

Liniile magnetice de forță ale câmpului creat de un conductor direct cu curent sunt cercuri concentrice situate într-un plan perpendicular pe acesta, cu centrele în punctul prin care trece curentul ( orez. 5 ). Direcția liniilor este determinată de regula corectă a șurubului:

Dacă șurubul este rotit în direcția liniilor de câmp, acesta se va deplasa în direcția curentului din conductor .

Forța caracteristică câmpului magnetic este vector de inducție magnetică B . În fiecare punct, este direcționat tangențial la linia câmpului. Liniile de câmp electric încep pe sarcini pozitive și se termină pe cele negative, iar forța care acționează în acest câmp asupra unei sarcini este direcționată tangențial la linie în fiecare dintre punctele sale. Spre deosebire de câmpul electric, liniile câmpului magnetic sunt închise, ceea ce se datorează absenței „sarcinilor magnetice” în natură.

Câmpul magnetic al curentului nu este în principiu diferit de câmpul creat de un magnet permanent. În acest sens, un analog al unui magnet plat este un solenoid lung - o bobină de sârmă, a cărei lungime este mult mai mare decât diametrul său. Diagrama liniilor câmpului magnetic pe care l-a creat, reprezentată în orez. 6 , similar cu cel pentru un magnet plat ( orez. 3 ). Cercurile indică secțiunile firului care formează înfășurarea solenoidului. Curenții care curg prin firul de la observator sunt indicați prin cruci, iar curenții din direcția opusă - spre observator - sunt indicați prin puncte. Aceleași denumiri sunt acceptate pentru liniile de câmp magnetic atunci când sunt perpendiculare pe planul desenului ( orez. 7 a, b).

Direcția curentului în înfășurarea solenoidului și direcția liniilor câmpului magnetic din interiorul acesteia sunt, de asemenea, legate de regula șurubului drept, care în acest caz este formulată după cum urmează:

Dacă priviți de-a lungul axei solenoidului, atunci curentul care curge în sensul acelor de ceasornic creează un câmp magnetic în el, a cărui direcție coincide cu direcția de mișcare a șurubului drept ( orez. opt )

Pe baza acestei reguli, este ușor să ne dăm seama că solenoidul afișat în orez. 6 , capătul său drept este polul nord, iar capătul său stâng este polul sudic.

Câmpul magnetic din interiorul solenoidului este omogen - vectorul de inducție magnetică are o valoare constantă acolo (B = const). În acest sens, solenoidul este similar cu un condensator plat, în interiorul căruia se creează un câmp electric uniform.

Forța care acționează într-un câmp magnetic asupra unui conductor cu curent

S-a stabilit experimental că o forță acționează asupra unui conductor care poartă curent într-un câmp magnetic. Într-un câmp uniform, un conductor rectiliniu de lungimea l, prin care circulă curentul I, situat perpendicular pe vectorul câmp B, experimentează forța: F = I l B .

Se determină direcția forței regula mana stanga:

Dacă cele patru degete întinse ale mâinii stângi sunt plasate în direcția curentului în conductor, iar palma este perpendiculară pe vectorul B, atunci degetul mare retras va indica direcția forței care acționează asupra conductorului. (orez. 9 ).

De remarcat că forța care acționează asupra unui conductor cu curent într-un câmp magnetic nu este direcționată tangențial la liniile sale de forță, ca o forță electrică, ci perpendicular pe acestea. Un conductor situat de-a lungul liniilor de forță nu este afectat de forța magnetică.

Ecuația F = IlB permite de a da o caracteristică cantitativă a inducției câmpului magnetic.

Atitudine nu depinde de proprietățile conductorului și caracterizează câmpul magnetic în sine.

Modulul vectorului de inducție magnetică B este numeric egal cu forța care acționează asupra unui conductor de unitate de lungime situat perpendicular pe acesta, prin care circulă un curent de un amper.

În sistemul SI, unitatea de inducție a câmpului magnetic este tesla (T):

Un câmp magnetic. Tabele, diagrame, formule

(Interacțiunea magneților, experimentul lui Oersted, vector de inducție magnetică, direcție vectorială, principiu de suprapunere. Reprezentarea grafică a câmpurilor magnetice, liniile de inducție magnetică. Fluxul magnetic, energia caracteristică câmpului. Forțe magnetice, forța Amperi, forța Lorentz. Mișcarea particulelor încărcate. într-un câmp magnetic. Proprietățile magnetice ale materiei, ipoteza lui Ampère)