Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

batas ng electrodynamics at batas ng relativity

Ang prinsipyo ng relativity saelectrodynamics

Matapos bumalangkas ni Maxwell ang mga pangunahing batas ng electrodynamics sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, ang tanong ay lumitaw kung ang prinsipyo ng relativity, na wasto para sa mekanikal na phenomena, ay nalalapat din sa electromagnetic phenomena. Sa madaling salita, nagpapatuloy ba ang mga prosesong electromagnetic (interaksyon ng mga singil at agos, pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave, atbp.) sa parehong paraan sa lahat ng inertial frames of reference? O, marahil, ang pare-parehong rectilinear motion, nang hindi naaapektuhan ang mga mekanikal na phenomena, ay may ilang epekto sa mga electromagnetic na proseso?

Upang masagot ang tanong na ito, kinakailangan upang malaman kung nagbabago ang mga pangunahing batas ng electrodynamics kapag lumilipat mula sa isang inertial frame patungo sa isa pa, o kung, tulad ng mga batas ni Newton, nananatili silang hindi nagbabago. Tanging sa huling kaso ay maaaring isaisantabi ng isang tao ang mga pagdududa tungkol sa bisa ng prinsipyo ng relativity na inilalapat sa mga prosesong electromagnetic at isaalang-alang ang prinsipyong ito bilang isang pangkalahatang batas ng kalikasan.

Ang mga batas ng electrodynamics ay kumplikado, at ang isang mahigpit na solusyon sa problemang ito ay hindi isang madaling gawain. Gayunpaman, ang mga simpleng pagsasaalang-alang, tila, ginagawang posible upang mahanap ang tamang sagot. Ayon sa mga batas ng electrodynamics, ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave sa vacuum ay pareho sa lahat ng direksyon at katumbas ng c = 3 ? 10 8 MS. Ngunit sa kabilang banda, alinsunod sa batas ng pagdaragdag ng mga bilis ng Newtonian mechanics, ang bilis ay maaaring katumbas ng Sa sa isang napiling frame of reference lamang. Sa anumang iba pang frame ng sanggunian na gumagalaw na may paggalang sa napiling frame na ito nang may bilis, ang bilis ng liwanag ay dapat na pantay. Nangangahulugan ito na kung ang karaniwang batas ng pagdaragdag ng mga bilis ay may bisa, kung gayon kapag lumipat mula sa isang inertial frame patungo sa isa pa, ang mga batas ng electrodynamics ay dapat magbago upang sa bagong frame ng sanggunian na ito ang bilis ng liwanag ay katumbas na ng hindi, ngunit.

Kaya, ang ilang mga kontradiksyon ay ipinahayag sa pagitan ng electrodynamics at Newtonian mechanics, ang mga batas na naaayon sa prinsipyo ng relativity. Ang mga paghihirap na naranasan ay napagtagumpayan sa tatlong magkakaibang paraan.

Unang Pagkakataon ay upang ipahayag ang hindi mapanindigan ang prinsipyo ng relativity bilang inilapat sa electromagnetic phenomena. Ang pananaw na ito ay kinuha ng mahusay na Dutch physicist, ang nagtatag ng electron theory X. Lorentz. Mula pa noong panahon ng Faraday, ang mga electromagnetic phenomena ay itinuturing na mga proseso sa isang espesyal, all-petrating medium na pumupuno sa lahat ng espasyo, ang "world ether". Ang inertial frame ng sanggunian, na kung saan ay sa rest na may kaugnayan sa eter, ay, ayon kay Lorentz, isang espesyal na kagustuhan na frame. Sa loob nito, ang mga batas ng electrodynamics ni Maxwell ay wasto at may pinakasimpleng anyo. Tanging sa frame of reference na ito ay pareho ang bilis ng liwanag sa vacuum sa lahat ng direksyon.

Pangalawang posibilidad binubuo sa pagsasaalang-alang sa mga equation ni Maxwell na mali at sinusubukang baguhin ang mga ito sa paraang hindi sila nagbabago sa panahon ng paglipat mula sa isang inertial frame patungo sa isa pa (alinsunod sa karaniwan, klasikal na mga ideya tungkol sa espasyo at oras). Ang ganitong pagtatangka, sa partikular, ay ginawa ni G. Hertz. Ayon kay Hertz, ang eter ay ganap na dinadala ng mga gumagalaw na katawan, at samakatuwid ang mga electromagnetic phenomena ay nagpapatuloy sa parehong paraan, hindi alintana kung ang katawan ay nagpapahinga o gumagalaw. Ang prinsipyo ng relativity ay tama.

Sa wakas, ikatlong posibilidad Ang solusyon sa mga paghihirap na ito ay nakasalalay sa pagtanggi sa mga klasikal na konsepto ng espasyo at oras upang mapanatili ang parehong prinsipyo ng relativity at ang mga batas ni Maxwell. Ito ang pinaka-rebolusyonaryong paraan, dahil nangangahulugan ito ng rebisyon sa pisika ng pinakamalalim, pinakapangunahing ideya. Mula sa puntong ito, hindi ang mga equation ng electromagnetic field ang lumalabas na hindi tumpak, ngunit ang mga batas ng Newtonian mechanics, na naaayon sa mga lumang ideya tungkol sa espasyo at oras. Kinakailangang baguhin ang mga batas ng mechanics, at hindi ang mga batas ng electrodynamics ni Maxwell.

Ang ikatlong posibilidad ay naging tama lamang. Patuloy na pagbuo nito. A. Nakarating si Einstein sa mga bagong ideya tungkol sa espasyo at oras. Ang unang dalawang paraan, tulad ng nangyari, ay pinabulaanan ng eksperimento.

Nang sinubukan ni Hertz na baguhin ang mga batas ng electrodynamics ni Maxwell, lumabas na ang mga bagong equation ay hindi nakapagpaliwanag ng ilang mga naobserbahang katotohanan. Kaya, ayon sa teorya ni Hertz, ang gumagalaw na tubig ay dapat na ganap na mapasok ang liwanag na nagpapalaganap dito, dahil ito ay pumapasok sa eter, kung saan ang liwanag ay nagpapalaganap. Ipinakita ng karanasan na hindi talaga ito ang kaso.

Ang pananaw ni Lorentz, ayon sa kung saan dapat mayroong napiling frame of reference na nauugnay sa world ether, na nasa ganap na pahinga, ay pinabulaanan din ng mga direktang eksperimento.

Kung ang bilis ng liwanag ay katumbas ng 300,000 km/s lamang sa frame of reference na nauugnay sa eter, kung gayon sa pamamagitan ng pagsukat ng bilis ng liwanag sa isang arbitrary inertial frame, posibleng makita ang paggalaw ng frame na ito na may paggalang sa ang eter at matukoy ang bilis ng paggalaw na ito. Tulad ng sa frame ng reference na gumagalaw na may kaugnayan sa hangin, isang hangin ang bumangon, kapag gumagalaw na may kaugnayan sa eter (kung, siyempre, ang eter ay umiiral), ang "ethereal na hangin" ay dapat makita. Ang isang eksperimento upang makita ang "ethereal wind" ay itinanghal noong 1881 ng mga Amerikanong siyentipiko na sina A. Michelson at E. Morley sa batayan ng isang ideya na ipinahayag 12 taon na ang nakaraan ni Maxwell.

Sa eksperimentong ito, inihambing ang bilis ng liwanag sa direksyon ng paggalaw ng Earth at sa perpendikular na direksyon. Ang mga sukat ay isinasagawa nang napakatumpak sa tulong ng isang espesyal na aparato - ang Michelson interferometer. Ang mga eksperimento ay isinagawa sa iba't ibang oras ng araw at sa iba't ibang oras ng taon. Ngunit ang isang negatibong resulta ay palaging nakuha: ang paggalaw ng Earth na may paggalang sa eter ay hindi matukoy.

Ang lahat ay para bang inilabas mo ang iyong ulo sa bintana ng kotse sa bilis na 100 km / h at hindi napansin ang headwind.

Kaya, ang ideya ng pagkakaroon ng isang nangingibabaw na frame ng sanggunian ay hindi tumayo sa eksperimentong pag-verify. Nangangahulugan ito na walang espesyal na daluyan - "luminiferous ether" - kung saan maaaring maiugnay ang naturang nangingibabaw na frame of reference.

Electrodynamics

Ang Electrodynamics ay ang pangunahing sangay ng pisika. Ito ay tumatalakay sa paggamit ng kuryente at magnetism. Ang elektrisidad at magnetismo ay karaniwang batay sa mga batas na natuklasan ng iba't ibang mga siyentipiko sa iba't ibang panahon. Sa ating panahon, ang mga batas ng electrodynamics ay inilalapat halos lahat ng dako. Araw-araw ay nakakatugon tayo sa paggamit ng maraming mga seksyon ng electrodynamics. Halimbawa: electric light, transport, kuryente mismo at marami pang iba. Hindi man lang napagtanto ng maraming tao kung gaano kahalaga sa kanila ang mga pagtuklas na ito. Tulad ng kuryente, ang magnetism ay isang pang-araw-araw na pangyayari sa ating buhay. Kadalasan, mula sa magnetism, nakakatugon tayo sa isang magnetic field na nakapaligid sa atin sa lahat ng dako. Ang mga magnet ay ginagamit sa iba't ibang mga kagamitan sa radyo. Ang layunin ng gawaing kursong ito ay isaalang-alang ang isa sa mga pangunahing seksyon ng pisika - electrodynamics.

Kasaysayan ng electrodynamics. Ang electrodynamics ay ang agham ng mga katangian at pattern ng pag-uugali ng isang espesyal na uri ng bagay - isang electromagnetic field na nakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga de-koryenteng sisingilin na katawan at mga particle. Mayroong apat na uri ng interaksyon sa electrodynamics:

gravitational

electromagnetic

Nuklear

Mahina (interaksyon sa pagitan ng elementarya na mga particle)

Ang pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay ang pinakamahalagang bagay sa mundo. Ang electrodynamics ay nagmula sa sinaunang Greece. Sa pagsasalin, ang salitang electron ay amber. Bilang karagdagan sa amber, marami pang ibang katawan ang naaakit. Parehong magaan at mabibigat na bagay ay naaakit sa mga nakoryenteng katawan. Noong 1729, natuklasan ni Gray ang paglilipat ng mga singil sa isang distansya. Natuklasan ni Charles Dufray ang dalawang uri ng mga singil: salamin at dagta. Ang salamin ay kinakatawan bilang isang positibong singil, at dagta - bilang isang negatibong singil. Sa hinaharap, kinukumpleto ni James Clerk Maxwell ang paglikha ng teorya ng electrodynamics, ngunit ang paggamit ng electrodynamics ay nagsisimula lamang sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo. Iginuhit ni Maxwell ang pansin sa mga pagkukulang ng klasikal na electrodynamics. Ang hindi pagkakatugma sa batas ng konserbasyon ng pagsingil ay isang sapat na argumento upang pagdudahan ang katotohanan nito, dahil ang mga batas ng konserbasyon ay isang napaka-pangkalahatang kalikasan.

Ang mga kahihinatnan ng matematika mula sa binagong sistema ng mga equation ni Maxwell ay ang pahayag tungkol sa pagtitipid ng enerhiya sa mga prosesong electromagnetic at ang teoretikal na konklusyon tungkol sa posibilidad ng pagkakaroon ng isang field na independiyente sa mga singil at alon sa anyo ng mga electromagnetic wave sa walang laman na espasyo. Ang huling hulang ito ay nakakita ng napakatalino na pang-eksperimentong kumpirmasyon sa mga sikat na eksperimento nina Hertz at Popov, na naglatag ng pundasyon para sa mga modernong komunikasyon sa radyo. Ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave na kinakalkula mula sa system ay naging katumbas ng eksperimento na sinusukat na bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa vacuum, na nangangahulugang ang pag-iisa ng halos dati nang independiyenteng mga seksyon ng pisika ng electromagnetism at optika sa isang kumpletong teorya.

Ang pinakamahalagang hakbang sa pag-unlad ng teorya ng mga de-koryenteng at magnetic phenomena ay ang pag-imbento ng unang mapagkukunan ng direktang kasalukuyang - isang galvanic cell. Ang kasaysayan ng imbensyon na ito ay nagsisimula sa gawain ng Italyano na manggagamot na si Luigi Galvani, na itinayo noong katapusan ng ika-18 siglo. Si Galvani ay interesado sa physiological action ng isang electric discharge. Mula noong 80s. Noong ika-18 siglo, nagsagawa siya ng isang serye ng mga eksperimento upang matukoy ang epekto ng isang electric discharge sa mga kalamnan ng isang dissected na palaka. Isang araw natuklasan niya na kapag ang isang spark ay tumalon sa isang electric machine o kapag ang isang Leyden jar ay na-discharge? ang mga kalamnan ng palaka ay nagkontrata kung sila ay nahawakan ng isang metal na scalpel sa oras na iyon. Naintriga sa naobserbahang epekto, nagpasya si Galvani na suriin kung ang kuryente sa atmospera ay hindi magkakaroon ng parehong epekto sa mga binti ng isang palaka. Sa katunayan, ikinonekta ang isang dulo ng nerbiyos ng paa ng palaka sa isang konduktor sa isang insulated na poste na nakalantad sa bubong, at ang kabilang dulo ng nerbiyos sa lupa, napansin niya na sa panahon ng bagyo, ang mga kalamnan ng palaka ay umuurong paminsan-minsan.

Pagkatapos ay isinabit ni Galvani ang mga pinaghiwa-hiwalay na palaka sa pamamagitan ng mga kawit na tanso na nakakabit sa kanilang mga spinal cord malapit sa mga bakal na rehas ng hardin. Nalaman niya na kung minsan kapag ang mga kalamnan ng palaka ay dumampi sa bakal na bakod, ang mga kalamnan ay nag-iinit. Bukod dito, ang mga phenomena na ito ay naobserbahan sa malinaw na panahon. Dahil dito, nagpasya si Galvani, sa kasong ito, hindi na bagyo ang sanhi ng naobserbahang phenomenon. Upang kumpirmahin ang konklusyong ito, gumawa si Galvani ng katulad na eksperimento sa isang silid. Kumuha siya ng palaka, na ang spinal nerve ay konektado sa isang tansong kawit, at inilagay ito sa isang bakal na plato. Nang dumampi ang tansong kawit sa bakal, nagkontrata ang mga kalamnan ng palaka. Nagpasya si Galvani na natuklasan niya ang "elektrisidad ng hayop", iyon ay, kuryente na ginawa sa katawan ng isang palaka. Kapag ang nerbiyos ng palaka ay sarado gamit ang isang tansong kawit at isang bakal na plato, ang isang closed circuit ay nabuo, kung saan ang isang electric charge (electric fluid o matter) ay tumatakbo, na nagiging sanhi ng pag-urong ng kalamnan.

Parehong naging interesado ang mga physicist at doktor sa pagtuklas ni Galvani. Kabilang sa mga pisiko ay ang kababayan ni Galvani, si Alessandro Volta. Inulit ni Volta ang mga eksperimento ni Galvani, at pagkatapos ay nagpasya na suriin kung paano kumilos ang mga kalamnan ng palaka kung hindi ("elektrisidad ng hayop") ay dumaan sa kanila, ngunit ang kuryente na nakuha sa alinman sa mga kilalang pamamaraan. Kasabay nito, natagpuan niya na ang mga kalamnan ng palaka ay nagkontrata sa parehong paraan tulad ng sa eksperimento sa Galvani. Sa paggawa ng ganitong uri ng pananaliksik, dumating si Volta sa konklusyon na ang palaka ay isa lamang "aparato" na nagrerehistro ng daloy ng kuryente, na walang espesyal na "elektrisidad ng hayop" na umiiral. Iminungkahi ni Volta na ang sanhi ng kuryente ay ang pagdikit ng dalawang magkaibang metal. Dapat pansinin na napansin na ni Galvani ang pag-asa ng lakas ng convulsive contraction ng mga kalamnan ng palaka sa uri ng mga metal na bumubuo sa circuit kung saan dumadaloy ang kuryente.

Gayunpaman, hindi ito binigyan ng seryosong pansin ni Galvani. Sa kabaligtaran, nakita ni Volta ang posibilidad na bumuo ng isang bagong teorya. Hindi sumasang-ayon sa teorya ng "elektrisidad ng hayop", ipinasulong ni Volta ang teorya ng "metallic electricity". Ayon sa teoryang ito, ang sanhi ng galvanic electricity ay ang contact ng iba't ibang mga metal. Ang bawat metal, pinaniniwalaan ni Volta, ay naglalaman ng isang de-kuryenteng likido - isang likido, na, kapag ang metal ay hindi sinisingil, ay nakapahinga at hindi nagpapakita ng sarili. Ngunit kung pagsamahin mo ang dalawang magkaibang mga metal, kung gayon ang balanse ng kuryente sa loob ng mga ito ay maaabala, ang electric fluid ay magsisimulang gumalaw. Sa kasong ito, ang electric fluid sa isang tiyak na halaga ay lilipat mula sa isang metal patungo sa isa pa, pagkatapos nito ay maibabalik muli ang balanse. Ngunit bilang isang resulta nito, ang mga metal ay nakuryente: ang isa ay positibo, ang isa ay negatibo. Kinumpirma ni Volta ang mga pagsasaalang-alang na ito sa eksperimentong paraan. Naipakita niya na sa katunayan, sa isang simpleng pagdikit ng dalawang metal, ang isa sa kanila ay nakakakuha ng positibong singil, at ang isa ay negatibo.

Kaya, natuklasan ni Volt ang tinatawag na contact potential difference. Ginawa ni Volta ang sumusunod na eksperimento. Sa isang tansong disk na nakakabit sa isang ordinaryong electroscope sa halip na isang bola, inilagay niya ang parehong disk, na gawa sa isa pang metal at may hawak. Kapag inilapat, ang mga disk ay nagkaroon ng contact sa isang bilang ng mga lugar. Bilang resulta, lumitaw ang isang potensyal na pagkakaiba sa pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga disk (ayon sa terminolohiya ni Volta, isang "pagkakaiba ng boltahe" ang lumitaw sa pagitan ng mga disk).

Upang makita ang "pagkakaiba ng boltahe" na lumilitaw kapag nagkadikit ang iba't ibang mga metal, na, sa pangkalahatan, ay maliit, itinaas ni Volta ang itaas na disk at pagkatapos ay ang mga dahon ng electroscope ay kitang-kitang naghiwalay. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang kapasidad ng kapasitor na nabuo ng mga disk ay nabawasan, at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay nadagdagan ng parehong halaga. Ngunit ang pagtuklas ng isang potensyal na pagkakaiba sa pakikipag-ugnay sa pagitan ng iba't ibang mga metal ay hindi pa maipaliwanag ang mga eksperimento ni Galvani sa mga palaka. Kinakailangan ang mga karagdagang pagpapalagay. Ngunit sa karanasan ni Galvani, hindi lamang mga metal ang pinagsama. Ang mga kalamnan ng palaka, na naglalaman din ng likido, ay kasama rin sa kadena. Iminungkahi niya na ang lahat ng mga konduktor ay dapat nahahati sa dalawang klase: mga konduktor ng unang uri - mga metal at ilang iba pang mga solid, at mga konduktor ng pangalawang uri - mga likido. Kasabay nito, nagpasya si Volta na ang potensyal na pagkakaiba ay lumitaw lamang kapag ang mga konduktor ng unang uri ay nakipag-ugnay. Ipinaliwanag ng palagay na ito ang eksperimento ni Galvani. Bilang resulta ng pakikipag-ugnay ng dalawang magkaibang mga metal, ang balanse ng kuryente sa mga ito ay nabalisa. Ang balanse na ito ay naibalik bilang isang resulta ng katotohanan na ang mga metal ay konektado sa pamamagitan ng katawan ng palaka.

Kaya, ang balanse ng kuryente ay patuloy na nababagabag at naibalik sa lahat ng oras, na nangangahulugan na ang kuryente ay patuloy na gumagalaw. Ang paliwanag na ito ng karanasan ni Galvani ay hindi tama, ngunit ito ang nag-udyok kay Volt na mag-isip tungkol sa paglikha ng direktang kasalukuyang pinagmumulan - isang galvanic na baterya. At noong 1800, itinayo ni Volta ang unang galvanic na baterya - ang haligi ng Volt. Ang voltaic column ay binubuo ng ilang dosenang bilog na pilak at zinc plate, na inilagay sa ibabaw ng bawat isa. Sa pagitan ng mga pares ng mga plato ay inilatag ang mga tarong karton na binasa sa tubig na asin. Ang nasabing aparato ay nagsilbing pinagmumulan ng tuluy-tuloy na electric current. Kapansin-pansin, bilang isang argumento para sa pagkakaroon ng isang tuluy-tuloy na electric current, naakit ni Volta ang mga direktang sensasyon ng isang tao. Isinulat niya na kung ang matinding mga plato ay sarado sa pamamagitan ng katawan ng tao, pagkatapos ay sa una, tulad ng kaso ng Leyden jar, ang tao ay nakakaranas ng pagkabigla at pangingilig. Pagkatapos ay mayroong isang pakiramdam ng patuloy na pagkasunog, "na hindi lamang humina, ngunit nagiging mas malakas at mas malakas, na nagiging hindi mabata, hanggang sa magbukas ang kadena."

Ang pag-imbento ng Voltaic column, ang unang pinagmumulan ng direktang kasalukuyang, ay may malaking kahalagahan para sa pagbuo ng teorya ng kuryente at magnetism. Tulad ng para sa paliwanag ng pagpapatakbo ng aparatong ito ng Volta, ito ay mali. Hindi nagtagal, napansin ito ng ilang mga siyentipiko. Sa katunayan, ayon sa teorya ni Volta, lumabas na walang mga pagbabago na nangyari sa galvanic cell sa panahon ng operasyon nito.

Ang isang electric current ay dumadaloy sa wire, pinapainit ito, maaaring singilin ang isang Leyden jar, atbp., ngunit ang galvanic cell mismo ay nananatiling hindi nagbabago. Ang gayong aparato ay walang iba kundi isang panghabang-buhay na makina ng paggalaw, na, nang hindi nagbabago, ay gumagawa ng pagbabago sa mga nakapalibot na katawan, kabilang ang mekanikal na gawain.

Sa pagtatapos ng siglo XVIII. Sa mga siyentipiko, ang opinyon tungkol sa imposibilidad ng pagkakaroon ng isang walang hanggang motion machine ay malawak na kumalat. Samakatuwid, marami sa kanila ang tumanggi sa teorya ng pagkilos ng isang galvanic cell, na imbento ni Volta. Sa kaibahan sa teorya ni Volta, iminungkahi ang isang kemikal na teorya ng isang galvanic cell. Di-nagtagal pagkatapos ng kanyang imbensyon, napansin na ang mga reaksiyong kemikal ay nagaganap sa isang galvanic cell, kung saan pumapasok ang mga metal at likido.

Ang tamang teorya ng kemikal ng pagkilos ng isang galvanic cell ay pumalit sa teorya ni Volta. Matapos ang pagtuklas ng Voltaic pillar, sinimulan ng mga siyentipiko mula sa iba't ibang bansa na siyasatin ang mga epekto ng electric current. Kasabay nito, ang galvanic cell mismo ay napabuti din. Ang Volta, kasama ang "haligi", ay nagsimulang gumamit ng isang mas maginhawang tasa ng baterya ng mga galvanic na selula. Upang pag-aralan ang mga epekto ng electric current ay nagsimulang bumuo ng mga baterya na may higit at higit pang mga elemento. Ang pinakamalaking baterya sa pinakadulo simula ng XIX na siglo. itinayo ng Russian physicist na si Vasily Vladimirovich Petrov sa St. Petersburg. Ang kanyang baterya ay binubuo ng 4200 zinc at copper mugs. Ang mga mug ay nakasalansan nang pahalang sa isang kahon at pinaghihiwalay ng mga paper spacer na binasa sa ammonia.

Ang mga unang hakbang sa pag-aaral ng electric current ay nauugnay sa mga kemikal na pagkilos nito. Nasa parehong taon kung saan naimbento ni Volta ang galvanic na baterya, natuklasan ang pag-aari ng electric current upang mabulok ang tubig. Kasunod nito, ang mga solusyon ng ilang mga asin ay nabulok ng electric current. Noong 1807, natuklasan ng English chemist na si Davy ang mga bagong elemento sa pamamagitan ng electrolysis ng mga natutunaw na caustic alkalis: potassium at sodium. Ang pag-aaral ng kemikal na pagkilos ng kasalukuyang at ang pagpapaliwanag ng mga proseso ng kemikal na nagaganap sa mga galvanic cells ay humantong sa mga siyentipiko na bumuo ng isang teorya ng pagpasa ng electric current sa pamamagitan ng mga electrolyte. Kasunod ng pag-aaral ng pagkilos ng kemikal ng kasalukuyang, ang mga siyentipiko ay bumaling sa mga thermal at optical effect nito.

Ang pinaka-kagiliw-giliw na resulta ng mga pag-aaral na ito sa pinakadulo simula ng XIX na siglo. ay ang pagtuklas ng electric arc ni Petrov. Ang pagtuklas na ginawa ni Petrov ay nakalimutan. Marami, lalo na sa dayuhan, ang hindi alam ng mga siyentipiko tungkol sa kanya, dahil ang aklat ni Petrov ay isinulat sa Russian. Samakatuwid, nang muling matuklasan ni Davy ang electric arc noong 1812, siya ay itinuturing na may-akda ng pagtuklas na ito.

Sa pagsasaalang-alang sa lahat ng nasa itaas, nakikita natin na ang mga batas ng electrodynamics ay karaniwang nakasalalay sa isa't isa, at upang matuklasan ang isang bagong batas, kailangan nating isaalang-alang at suriin ang lahat ng mga batas halos mula pa sa simula. Naiintindihan din natin na kung wala ang lahat ng mga batas na ito sa ating panahon, wika nga, hindi tayo mabubuhay. Nag-a-apply sila kahit saan. Ang bawat tao ay may sariling magnetic field. Ngunit bukod sa mga siyentipiko, walang nag-iisip tungkol sa katotohanan na kung hindi dahil sa lahat ng ito, ang mga tao ay tumigil sa mga unang yugto ng pag-unlad.

Mga Katulad na Dokumento

Mga kinakailangan para sa paglikha ng teorya ng relativity ni A. Einstein. Relativity ng paggalaw ayon kay Galileo. Ang prinsipyo ng relativity at mga batas ni Newton. Mga pagbabagong-anyo ng Galilea. Ang prinsipyo ng relativity sa electrodynamics. A. Ang teorya ng relativity ni Einstein.

abstract, idinagdag 03/29/2003


Mga inertial na sistema ng sanggunian. Klasikal na prinsipyo ng relativity at pagbabago ng Galileo. Ang mga postulate ni Einstein ng espesyal na teorya ng relativity. Relativistic na batas ng pagbabago ng mga haba ng mga agwat ng oras. Pangunahing batas ng relativistic dynamics.

abstract, idinagdag 03/27/2012


Ang paglitaw ng teorya ng relativity. Classical, relativistic, quantum mechanics. Ang relativity ng simultaneity ng mga kaganapan, mga pagitan ng oras. Batas ni Newton sa anyong relativistik. Relasyon sa pagitan ng masa at enerhiya. Einstein formula, lakas ng pahinga.

term paper, idinagdag noong 01/04/2016


Ang prinsipyo ng relativity ni G. Galileo para sa mga mekanikal na phenomena. Mga pangunahing postulate ng teorya ng relativity ni A. Einstein. Mga prinsipyo ng relativity at invariance ng bilis ng liwanag. Lorentz coordinate transformations. Pangunahing batas ng relativistic dynamics.

abstract, idinagdag noong 11/01/2013


Ang kasaysayan ng paglitaw ng isang bagong relativistic physics, ang mga probisyon nito ay itinakda sa mga gawa ni A. Einstein. Lorentz transformations at ang kanilang paghahambing sa Galilean transformations. Ilang epekto ng teorya ng relativity. Pangunahing batas at mga pormula ng relativistic dynamics.

control work, idinagdag noong 11/01/2013


Ang kakanyahan ng prinsipyo ng relativity ni Einstein, ang papel nito sa paglalarawan at pag-aaral ng mga inertial frame ng sanggunian. Ang konsepto at interpretasyon ng teorya ng relativity, postulates at konklusyon mula dito, praktikal na paggamit. Ang teorya ng relativity para sa gravitational field.

abstract, idinagdag 02/24/2009


Ang kasaysayan ng paglikha ng pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein. Prinsipyo ng equivalence at geometrization ng grabitasyon. Mga itim na butas. Mga gravitational lens at brown dwarf. Relativistic at gauge theories ng gravity. Binagong Newtonian dynamics.

abstract, idinagdag noong 12/10/2013


Pangkalahatang relativity mula sa isang pilosopikal na pananaw. Pagsusuri sa paglikha ng espesyal at pangkalahatang relativity ni Albert Einstein. Ang eksperimento sa elevator at ang eksperimento sa Einstein Train. Mga pangunahing prinsipyo ng General Theory of Relativity (GR) ni Einstein.

abstract, idinagdag 07/27/2010


Pag-aaral ng mga pangunahing natuklasang siyentipiko ni Albert Einstein. Batas ng panlabas na photoelectric effect (1921). Ang formula para sa kaugnayan ng pagkawala ng mass ng katawan sa panahon ng radiation ng enerhiya. Einstein's Postulates of Special Relativity (1905). Ang prinsipyo ng patuloy na bilis ng liwanag.

pagtatanghal, idinagdag noong 01/25/2012


Ang prinsipyo ng relativity ni Galileo. Ang batas ng pagdaragdag ng mga bilis. Ang mga postulate ni Einstein, ang kanilang kahulugan. Lorentz pagbabago at kahihinatnan mula sa kanila. Michelson interferometer at mga prinsipyo. Pagdaragdag ng mga bilis sa relativistic mechanics. Relasyon sa pagitan ng mass at rest energy.

Ang layunin ng aralin: upang mabuo ang pag-unawa ng mga mag-aaral kung paano nagbago ang mga konsepto ng espasyo at oras sa ilalim ng impluwensya ng mga probisyon ng espesyal na teorya ng relativity ni Einstein.

Sa panahon ng mga klase

1. Pagsusuri ng gawaing kontrol.

2. Pag-aaral ng bagong materyal.

Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ang mga pangunahing probisyon ng electrodynamics ay nabuo. Isang tanong ang lumitaw tungkol sa bisa ng prinsipyo ng relativity ni Galileo bilang inilapat sa electromagnetic phenomena. Nagpapatuloy ba ang mga electromagnetic phenomena sa parehong paraan sa iba't ibang mga inertial frame: paano nagpapalaganap ang mga electromagnetic wave, paano nakikipag-ugnayan ang mga singil at alon sa panahon ng paglipat mula sa isang inertial frame patungo sa isa pa?

Ang inertial ay isang frame ng sanggunian, na nauugnay sa kung saan ang mga libreng katawan ay gumagalaw sa isang pare-parehong bilis. May epekto ba ang pare-parehong rectilinear motion sa mga electromagnetic na proseso (hindi ito nakakaapekto sa mekanikal na phenomena)?

Kapag lumilipat mula sa isang inertial frame patungo sa isa pa, nagbabago ba ang mga batas ng electrodynamics, o paano nananatiling pare-pareho ang mga batas ni Newton?

Halimbawa, ayon sa mga batas ng pagdaragdag ng bilis sa mekanika, ang bilis ay maaaring katumbas ng c=3·108m/s lamang sa isang frame ng sanggunian. Sa isa pang frame of reference, na mismong gumagalaw sa bilis na V, ang bilis ng liwanag ay dapat na katumbas ng c̄-V̄. Ngunit ayon sa mga batas ng electrodynamics, ang bilis ng electromagnetic waves sa vacuum sa iba't ibang direksyon ay c=3 108m/s

Ang mga kontradiksyon ay lumitaw sa pagitan ng electrodynamics at Newtonian mechanics.

Upang malutas ang mga kontradiksyon na lumitaw, tatlong magkakaibang pamamaraan ang iminungkahi.

Unang paraan Ito ay binubuo sa pag-abandona sa prinsipyo ng relativity bilang inilapat sa electromagnetic phenomena. Ang posibilidad na ito ay suportado ng tagapagtatag ng elektronikong teorya, si H. Lorentz (Dutch). Pagkatapos ay pinaniniwalaan na ang electromagnetic phenomena ay nangyayari sa "world ether" - ito ay isang all-petrating medium na pumupuno sa buong mundo. Ang inertial frame of reference ay isinasaalang-alang ni Lorentz bilang isang frame at rest na may kaugnayan sa eter. Sa sistemang ito, ang mga batas ng electrodynamics ay mahigpit na sinusunod, at sa ganitong frame ng sanggunian, ang bilis ng liwanag sa vacuum ay pareho sa lahat ng direksyon.

Pangalawang paraan ay ideklarang mali ang mga equation ni Maxwell.

Sinubukan ni G. Hertz na muling isulat ang mga ito sa paraang hindi sila nagbago sa panahon ng paglipat mula sa isang inertial frame patungo sa isa pa, iyon ay, bilang mga batas ng mekanika. Naniniwala si Hertz na ang eter ay gumagalaw kasama ng mga gumagalaw na katawan, at samakatuwid ang mga electromagnetic na proseso ay nangyayari sa parehong paraan, anuman ang paggalaw o natitirang bahagi ng mga katawan. Ibig sabihin, pinanatili ni G. Hertz ang prinsipyo ng relativity.

Ang ikatlong paraan ay ang pagtalikod sa mga tradisyonal na ideya tungkol sa espasyo at oras. Ang mga equation ni Maxwell at ang prinsipyo ng relativity ay napanatili, ngunit ang pinaka-halata, pinaka-pangunahing ideya ng klasikal na mekanika ay kailangang iwanan.

Ang pamamaraang ito ng paglutas ng mga kontradiksyon ay naging tama sa huli.

Pinabulaanan ng eksperimento ang una at pangalawang pagtatangka na iwasto ang mga kontradiksyon na lumitaw sa pagitan ng electrodynamics at mechanics, na iniiwan ang prinsipyo ng relativity na hindi nagbabago.

Sa pagbuo ng ikatlong paraan ng paglutas ng problema, pinatunayan ni A. Einstein na ang mga konsepto ng espasyo at oras ay luma na at pinalitan sila ng mga bago.

Ang mga equation ni Maxwell, na itinama ni Hertz, ay hindi maipaliwanag ang naobserbahang phenomena. Ipinakita ng karanasan na hindi maaaring i-drag ng medium ang liwanag kasama nito, dahil i-drag nito ang eter kung saan dumadami ang liwanag.

Ang mga eksperimento ng mga Amerikanong siyentipiko na sina A. Michelson at E. Morley ay nagpatunay na walang daluyan tulad ng "light-bearing ether"

Ito ay naging posible na pagsamahin ang electrodynamics ni Maxwell at ang prinsipyo ng relativity sa pagtanggi sa mga tradisyonal na ideya tungkol sa espasyo at oras, ibig sabihin, alinman sa distansya o paglipas ng oras ay hindi nakasalalay sa frame ng sanggunian.

Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, nakuha ang pang-eksperimentong data na hindi maipaliwanag mula sa pananaw ng Newtonian physics. Sa partikular, kung ang pinagmumulan ng ilaw at receiver ay gumagalaw patungo sa isa't isa nang pantay at patuwid, kung gayon ang kanilang mga bilis ng Newtonian ay dapat na magdagdag ng hanggang. Gayunpaman, ang American physicist na si Michelson at iba pa, na nagsasagawa ng mga eksperimento na may sensitibong interferometer, ay nagpakita na ang mga bilis ng liwanag sa vacuum ay hindi nakadepende sa bilis ng source at receiver at pareho sa lahat ng inertial frames of reference. Si Einstein ay dumating sa konklusyon na pare-pareho ng bilis ng liwanag ay isang pangunahing batas ng kalikasan. Ang konklusyong ito ay inilagay ni Einstein sa batayan ng kanyang espesyal na teorya ng relativity (tingnan ang seksyon 2.5). Ang invariance ng Maxwell equation (tingnan ang seksyon 3.5) sa ilalim ng Lorentz transformations ay napatunayan din, habang ang mga ito ay hindi invariant sa ilalim ng Galilean transformations (tingnan ang 2.4). Sinundan ito mula sa teorya ni Einstein na ang mga electromagnetic na pakikipag-ugnayan (halimbawa, mga singil) ay ipinapadala sa vacuum sa bilis na nililimitahan ng bilis ng liwanag, sa pamamagitan ng isang field (ang konsepto ng short-range action) sa lahat ng mga frame ng sanggunian.

Ang paghahati ng electromagnetic field sa electric at magnetic field ay kamag-anak - sa kalikasan mayroong isang solong electromagnetic field. Ang liwanag ay mayroon ding electromagnetic na kalikasan (Larawan 3.27).

Ipinaliwanag ang mga regularidad batay sa espesyal na teorya ng relativity Epekto ng Doppler para sa mga electromagnetic wave. Kapag lumayo ang pinagmumulan ng liwanag mula sa tagamasid sa bilis na V, mayroong pagbabago sa dalas (o haba ng daluyong ng Δλ) sa spectrum ng radiation ng pinagmulan na may haba ng daluyong ng radiation λ ( redshift):

Ang Doppler effect ay nakahanap ng aplikasyon sa radar upang sukatin ang bilis ng V at distansya sa isang gumagalaw na bagay, sa astrophysics - upang masukat ang mga papaalis na bilis ng mga kalawakan, atbp.

Ang pagbabago sa maliwanag na posisyon ng mga bituin sa celestial sphere dahil sa finiteness ng bilis ng liwanag ay tinatawag na mga aberasyon ng liwanag.

3.7. Quasi-stationary magnetic field

Ang kasalukuyang displacement ay sa panimula ay naiiba mula sa kasalukuyang pagpapadaloy - hindi ito nauugnay sa paggalaw ng mga singil. Ito ay sanhi lamang ng pagbabago sa oras ng electric field (tingnan ang 3.5). Kahit na sa isang vacuum, ang isang pagbabago sa electric field ay humahantong sa ang paglitaw ng isang magnetic field sa nakapalibot na espasyo. Ito ay sa batayan na ang kasalukuyang pag-aalis ay magkapareho sa kasalukuyang pagpapadaloy, at ito ay ginagawang posible na conventionally na tawagan itong "kasalukuyan".

Ang displacement current j cm ay nangyayari hindi lamang sa vacuum o dielectrics, kundi pati na rin sa mga konduktor kapag ang isang alternating current ng conduction j pr ay dumaan sa kanila. Gayunpaman, ito ay maliit kumpara sa j pr (sa pagtingin dito, sila ay napapabayaan).

Sa napakalaking konduktor na inilagay sa isang alternating magnetic field, ang sapilitan na mga alon ay maaaring ma-induce alinsunod sa batas (3.70). Ang mga agos na ito ay mga eddy current sa dami ng mga konduktor at kilala bilang Foucault na alon.

Ang mga alon ng Foucault ay lumikha ng kanilang sariling magnetic field, na, alinsunod sa panuntunan ni Lenz (tingnan ang 3.73), ay pumipigil sa pagbabago sa magnetic flux na naging sanhi ng mga ito. Ang mga high-frequency na Foucault na alon ay humahantong sa pag-init ng mga conductor, na nagpapahintulot sa kanila na magamit para sa pagtunaw ng mga metal sa mga induction furnace, sa mga microwave oven para sa pagpainit ng mga produktong conductive, sa physiotherapy (ang katawan ng tao ay isang conductor), atbp. Sa ibang mga kaso, upang mabawasan ang pagkawala ng init sa mga de-koryenteng makina at mga transformer, ang paglaban sa mga alon ng Foucault ay nadagdagan, na ginagawang hindi solid ang kanilang mga core, ngunit mula sa manipis na mga plato na nakahiwalay sa bawat isa.

Sa mga circuit na may alternating electric current, ang electrical resistance ng conductors ay tumataas sa pagtaas ng dalas ng kasalukuyang. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang kasalukuyang pamamahagi ng density sa ibabaw ng konduktor cross section ay nagiging hindi pare-pareho, na isinasaalang-alang ang mga alon ng Foucault: ang kasalukuyang density ay tumataas malapit sa ibabaw (ang tinatawag na epekto sa balat). Ito ay nagpapahintulot din sa iyo na gumawa ng mga conductor na guwang (tubular). Ang epekto ng balat ay ang batayan para sa mga pamamaraan ng high-frequency na hardening ng ibabaw ng mga bahagi.

Ang lakas ng alternating current ay sa parehong oras ay hindi pantay sa iba't ibang bahagi ng konduktor. Ito ay dahil sa may hangganan na bilis ng pagpapalaganap kasama ang konduktor ng isang nagbabagong electromagnetic field. Gayunpaman, kung isasaalang-alang natin ang mababang bilis ng mga carrier ng singil kumpara sa bilis ng pagpapalaganap ng field, kung gayon ang mga alon ay maaaring isaalang-alang. parang nakatigil pati na rin ang mga magnetic field na kanilang pinasisigla.

Ang mga alternating current ay nakuha gamit ang mga generator. Kapag ang circuit ay umiikot sa isang pare-parehong magnetic field na may isang angular na bilis sa pamamagitan ng lugar na bounded ng circuit, ang magnetic flux ay nagbabago sa pana-panahon (tingnan ang 3.67).

kung saan ang Ф 0 ay ang pinakamataas na halaga ng daloy sa pamamagitan ng lugar S ng tabas.

Ang electromotive force na magmumula dito (tingnan ang 3.70) ay magiging
baguhin ang sinusoidal. Ang ε 0 \u003d ωF 0 ay ang amplitude ng EMF. Kung sarado ang circuit, ang alternating current ay dadaloy dito:

.

Sa pangkalahatan, ang anumang konduktor, bilang karagdagan sa ohmic resistance R, ay may inductance L at capacitance C. Nagbibigay sila ng karagdagang paglaban sa kasalukuyang dahil sa hitsura ng self-induction EMF (tingnan ang 3.73) at ang pagkawalang-galaw ng recharging ang kapasidad. Pagkatapos ang halaga ng amplitude ng alternating current:

(3.90)

Halaga
ay may katangian ng impedance ( impedance). Depende ito sa mga halaga ng R, L, C at frequency . Kapag  natutugunan ang kondisyon:

,

ang impedance ay may pinakamababang halaga na katumbas ng R, at ang amplitude ng alternating current ay umabot sa pinakamataas na halaga nito:

Dalas
- ay tinatawag na matunog.R L \u003d L at
- tinatawag na inductive at capacitive resistance sa isang alternating current circuit.

Alternating electric current ay may mahusay na praktikal na aplikasyon. Maaari itong maipadala sa mababang pagkalugi sa mahabang distansya at, sa tulong ng mga transformer, ang lakas at boltahe nito ay maaaring iba-iba sa isang malawak na hanay.

Upang makilala aksyon alternating current kung ihahambing sa direktang kasalukuyang, ang konsepto ay ipinakilala epektibong mga halaga ng kasalukuyang at boltahe. Ang epektibong halaga ng kasalukuyang lakas ay ang halaga ng I na nauugnay sa amplitude ng I 0 tulad ng sumusunod:

gayundin ang boltahe
. Tinutukoy nila ang kapangyarihan ng alternating current. Maaari ka ring magbigay ng isa pang kahulugan: I D: ang epektibong halaga ng lakas ng AC ay katumbas ng lakas ng DC na naglalabas ng parehong dami ng init sa circuit gaya ng AC.

Kahulugan 1

Ang Electrodynamics ay isang sangay ng physics na nag-aaral ng mga electromagnetic field at ang mga interaksyon sa pagitan ng mga ito.

Figure 1. Ang konsepto ng electrodynamics. Author24 - online na pagpapalitan ng mga papeles ng mag-aaral

Ang klasikal na electrodynamics ay komprehensibong naglalarawan ng lahat ng mga katangian ng mga electric at magnetic field, at isinasaalang-alang din ang mga pisikal na batas dahil sa kung saan ang ilang mga pisikal na katawan ay nakikipag-ugnayan sa iba na may positibong electric charge.

Nakaugalian na tawagan ang isang electromagnetic field na isang unibersal na anyo ng bagay, na nagpapakita ng sarili bilang isang resulta ng impluwensya ng isang sisingilin na elemento sa isa pa. Kadalasan, kapag nag-aaral ng isang electromagnetic field, ang mga pangunahing bahagi nito ay nakikilala: isang electric field at isang magnetic field.

Kahulugan 2

Ang electromagnetic potential ay isang espesyal na pisikal na dami na tiyak na tumutukoy sa pamamahagi ng field sa pangkalahatang espasyo.

Ang electrodynamics ay maaaring nahahati sa:

• electrostatics;
• electrodynamics ng isang tuluy-tuloy na daluyan;
• magnetostatics;
• relativistic electrodynamics.

Ang Poynting vector ay isang pisikal na dami, na siyang pangunahing vector ng density ng flux ng enerhiya ng field sa electrodynamics. Ang halaga ng vector na ito ay proporsyonal sa enerhiya na maaaring ilipat sa isang unit ng pansamantalang espasyo sa pamamagitan ng isang unit surface area, na direktang patayo sa direksyon ng pamamahagi ng electromagnetic induction.

Ang Electrodynamics ay bumubuo ng isang magandang batayan para sa pagbuo ng optika at ang pisika ng mga radio wave. Ang mga sangay na ito ng agham ay itinuturing na mga pundasyon para sa electrical at radio engineering. Ginagamit ng klasikal na electrodynamics ang konsepto ng mga equation ni Maxwell sa paglalarawan ng mga pangunahing katangian at prinsipyo ng interaksyon ng mga electromagnetic field, na dinadagdagan ito ng mga unibersal na materyal na equation, mga kondisyon ng inisyal at hangganan.

Ang prinsipyo ng relativity sa electrodynamics

Ang prinsipyo ng relativity sa electrodynamics ay nabuo sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo ni Maxwell, na nagpakilala sa publiko sa mga pangunahing batas ng electromagnetic field. Bilang isang resulta, isang lohikal na tanong ang lumitaw kung ang regularidad na ito ay umaabot sa mga phenomena sa electrodynamics. Sa madaling salita, kinakailangan upang malaman kung ang mga electromagnetic na proseso, na nakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga singil at alon, ay maaaring magpalaganap nang pantay-pantay sa lahat ng inertial na mga frame ng sanggunian, o kung sila ay magkakatulad na magkakalat sa mga mekanikal na proseso.

Upang magbigay ng tama at kumpletong sagot sa tanong na ito, nagpasya ang mga physicist na unahin na matukoy kung ang mga sentral na batas ng electrodynamics ay nagbabago sa panahon ng pagbabago mula sa isang sistema patungo sa isa pa o mananatiling hindi nagbabago tulad ng mga hypotheses ni Newton. Tanging sa huling kaso ito ay kanais-nais na huwag pagdudahan ang bisa ng prinsipyo sa ilalim ng pag-aaral na may paggalang sa mga pamamaraan ng electromagnetic field, at pagkatapos ay isaalang-alang ang sistemang ito bilang isang pangkalahatang batas ng kalikasan.

Puna 1

Ang mga batas ng electrodynamics ay medyo multifaceted at kumplikado, kaya ang karampatang solusyon ng problemang ito ay hindi isang madaling gawain.

Gayunpaman, ang mga naitatag nang mga pagsasaalang-alang ay nagpapahintulot sa amin na makahanap ng isang makatwirang sagot. Ayon sa mga prinsipyo ng electrodynamics, ang kabuuang bilis ng pagpapalaganap ng mga electric at magnetic wave sa isang vacuum ay palaging pareho. Gayunpaman, sa kabilang banda, ang tagapagpahiwatig na ito ay maaari ding itumbas sa isang napiling sistema ng sanggunian alinsunod sa teorya ng pagdaragdag ng mga bilis ng Newtonian mechanics.

Nangangahulugan ito na kung ang karaniwang batas ng pagdaragdag ng bilis ay patas at wasto, pagkatapos ay sa panahon ng kasunod na paglipat mula sa isang inertial na konsepto patungo sa isa pa, ang mga prinsipyo ng electrodynamics ay kinakailangang magbago upang sa bagong frame ng sanggunian ang bilis ng liwanag ay kinakatawan na sa isang ganap na naiibang formula.

Kaya, natuklasan ng mga physicist ang mga seryosong kontradiksyon sa pagitan ng Newtonian mechanics at electrodynamics, ang mga batas na hindi naaayon sa prinsipyo ng relativity.

Sinubukan nilang pagtagumpayan ang mga paghihirap na lumitaw salamat sa mga sumusunod na pamamaraan:

• pagdedeklara ng prinsipyo ng relativity na hindi naaangkop sa mga proseso ng electromagnetic;
• pagkilala sa mga equation ni Maxwell bilang hindi tama at sinusubukang baguhin ang mga ito sa paraang hindi sila magbabago sa susunod na paglipat mula sa isang inertial frame patungo sa isa pa;
• pag-abandona sa mga klasikal na ideya tungkol sa oras at espasyo upang higit pang mapanatili ang parehong prinsipyo ng relativity at mga batas ni Maxwell.

Kapansin-pansin, ito ang pangatlong posibilidad na naging totoo lamang, dahil sa patuloy na pagbubuo nito, nakapagpakita si A. Einstein ng mga bagong ideya tungkol sa espasyo at oras. Ang unang dalawang paraan ay kalaunan ay pinabulaanan sa kurso ng maraming mga eksperimento. Kaya, ang ideya ng pagkakaroon ng isang inertial frame ng sanggunian ay hindi tumayo sa eksperimentong pag-verify.

Posible na ipagkasundo ang prinsipyo ng relativity sa mga pamamaraan ng electrodynamics lamang pagkatapos na iwanan ng mga siyentipiko ang mga klasikal na ideya tungkol sa espasyo at oras, ayon sa kung saan ang daloy ng oras at distansya ay hindi nakasalalay sa nangingibabaw na frame ng sanggunian.

Ang prinsipyo ng konserbasyon ng electric charge

Sa kaso ng hindi matatag na electrization ng mga pisikal na katawan, ang batas ng konserbasyon ng electric positive charge ay ginagamit. Ang pattern na ito ay medyo wasto para sa isang saradong pisikal na konsepto. Ang bisa ng prinsipyo ng pag-iingat ng singil sa electrodynamics ay may mahalagang papel sa kalikasan dahil sa ang katunayan na ang mga particle na may kuryente lamang ang nasa komposisyon ng lahat ng mga sangkap.

Ang pakikipag-ugnayan ng mga electromagnetic na pwersa sa pagitan ng mga katawan ay hindi maaaring makita, dahil ang anumang bagay ay neutral mula sa isang de-koryenteng posisyon sa normal nitong estado. Ang mga negatibo at Positibong sisingilin na mga elemento ay direktang konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersang electrostatic at bumubuo ng mga neutral na sistema.

Ang isang macroscopic substance ay sisingilin nang elektrikal kung kasama nito sa komposisyon nito ang labis na bilang ng mga elementarya na particle na may tiyak na charge sign.

Inihiwalay ng mga siyentipiko ang bahagi ng negatibong singil mula sa positibo upang makuryente ang pisikal na katawan. Magagawa ito sa pamamagitan ng friction, na kinabibilangan ng pagmamasid sa isang malaking bilang ng mga pagbabagong-anyo ng elementarya na mga particle.

Ang pagkakaroon ng proseso sa ilalim ng pagsisiyasat, sa puwang sa pagitan ng mga gumagalaw na elemento, dahil sa kung saan ang may hangganan na oras ay nahahati, ay ang pangunahing bagay na nagpapakilala sa teorya ng short-range na aksyon mula sa hypothesis ng aksyon sa malayo. Ang pangunahing pag-aari ng isang electric field sa electrodynamics ay ang impluwensya ng mga particle nito sa iba pang mga electric charge.

Puna 2

Ang isang electrostatic field ay maaari lamang lumitaw sa pamamagitan ng pagkilos ng isang electric charge, dahil ito ay umiiral sa espasyo na nakapalibot sa magkakaugnay na mga singil.

Mga linya ng magnetic induction sa electrodynamics

Para sa direksyon ng pangunahing vector ng magnetic induction, ginagamit ng mga siyentipiko ang indicator ng south pole na may kaugnayan sa north magnetic needle, na malayang nakatakda sa magnetic field. Ang direksyon na ito sa electrodynamics ay ganap na tumutugma sa direksyon ng positibong enerhiya ng isang closed loop na may kasalukuyang. Ang positibong normal ay gumagalaw sa direksyon kung saan nagbabago ang gimlet kung iikot mo ito parallel sa kasalukuyang nasa loop.

Ang panuntunan ng gimlet ay maaaring mabalangkas tulad ng sumusunod: kung ang direksyon ng patuloy na paggalaw ng gimlet sa huli ay tumutugma sa kasalukuyang nasa konduktor, kung gayon ang direksyon ng pag-ikot ng hawakan ay awtomatikong maitutumbas sa magnetic induction vector. Sa magnetic field ng isang aktibong kumikilos na rectilinear conductor, ang arrow ay mahigpit na nakatakda sa kahabaan ng tangent na bilog.

Kahulugan 3

Ang mga linya ng magnetic induction ay mga espesyal na linya, ang mga tangent na kung saan ay nakadirekta sa parehong paraan tulad ng vector sa isang tiyak na punto sa field.

Ang mga parameter ng isang pare-parehong field ay palaging parallel, at ang pangunahing tampok ng mga linya ng induction ng mga magnet sa electrodynamics ay tinatawag na kanilang infinity. Ang mga field na may mga saradong linya ng puwersa ay bumubuo ng magnetic field na walang pinagmumulan.

Ang prinsipyo ng relativity at mga batas ni Newton

Ang prinsipyo ng relativity ni Galileo ay organikong pumasok sa klasikal na mekanika na nilikha ni I. Newton. Ito ay batay sa tatlong "axioms" - ang tatlong sikat na batas ni Newton. Ang una sa kanila, na nagbabasa: "Ang bawat katawan ay patuloy na pinananatili sa kanyang estado ng pahinga o pare-pareho at rectilinear na paggalaw, hanggang sa at hangga't ito ay pinilit ng inilapat na mga puwersa upang baguhin ang estado na ito," ay nagsasalita tungkol sa relativity ng paggalaw at sa parehong oras ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga frame ng sanggunian (tinatawag silang inertial), kung saan ang mga katawan na hindi nakakaranas ng mga panlabas na impluwensya ay gumagalaw "sa pamamagitan ng pagkawalang-kilos", ni hindi nagpapabilis o bumabagal. Ito ay tiyak na tulad ng mga inertial system na sinadya kapag bumubuo ng iba pang dalawang batas ng Newton. Sa panahon ng paglipat mula sa isang inertial frame patungo sa isa pa, maraming mga dami na nagpapakilala sa paggalaw ng mga katawan ay nagbabago, halimbawa, ang kanilang mga bilis o ang hugis ng tilapon ng paggalaw, ngunit ang mga batas ng paggalaw, iyon ay, ang mga relasyon na nagkokonekta sa mga dami, ay nananatili. pare-pareho.

Mga pagbabagong-anyo ng Galilea

Upang ilarawan ang mga mekanikal na paggalaw, iyon ay, ang pagbabago sa posisyon ng mga katawan sa kalawakan, malinaw na binabalangkas ni Newton ang mga ideya tungkol sa espasyo at oras. Ang espasyo ay ipinaglihi bilang isang uri ng "background" kung saan nagbubukas ang paggalaw ng mga materyal na punto. Maaaring matukoy ang kanilang posisyon, halimbawa, gamit ang mga coordinate ng Cartesian x, y, z, depende sa oras t. Kapag lumipat mula sa isang inertial reference frame K patungo sa isa pang K ", gumagalaw na may kaugnayan sa una kasama ang x axis na may bilis na v, ang mga coordinate ay binago: x" \u003d x - vt, y "= y, z" \u003d z, at ang oras ay nananatiling hindi nagbabago: t" = t. Kaya, ipinapalagay na ang oras ay ganap. Ang mga pormula na ito ay tinatawag na Galilean transformations.

Ayon kay Newton, ang espasyo ay gumaganap bilang isang uri ng coordinate grid, na hindi apektado ng bagay at paggalaw nito. Ang oras sa gayong "geometric" na larawan ng mundo ay, kumbaga, binibilang ng ilang ganap na orasan, ang takbo nito ay hindi maaaring pabilisin o pabagalin.

Ang prinsipyo ng relativity sa electrodynamics

Sa loob ng higit sa tatlong daang taon, ang prinsipyo ng relativity ni Galileo ay naiugnay lamang sa mga mekanika, bagaman sa unang quarter ng ika-19 na siglo, higit sa lahat salamat sa mga gawa ni M. Faraday, lumitaw ang teorya ng electromagnetic field, na pagkatapos ay tumanggap ng karagdagang pag-unlad at mathematical formulation sa mga gawa ni J.K. Maxwell. Ngunit ang paglipat ng prinsipyo ng relativity sa electrodynamics ay tila imposible, dahil pinaniniwalaan na ang lahat ng espasyo ay napuno ng isang espesyal na daluyan - eter, ang pag-igting kung saan ay binibigyang kahulugan bilang lakas ng mga electric at magnetic field. Kasabay nito, ang eter ay hindi nakakaapekto sa mga mekanikal na paggalaw ng mga katawan, kaya't sa mekanika ito ay "hindi naramdaman", ngunit ang paggalaw na nauugnay sa eter ("ether wind") ay dapat magkaroon ng epekto sa mga proseso ng electromagnetic. Bilang resulta, ang isang eksperimento sa isang saradong cabin ay maaaring, sa pamamagitan ng pagmamasid sa mga naturang proseso, ay tila matukoy kung ang kanyang cabin ay gumagalaw (ganap!), o kung ito ay nasa pahinga. Sa partikular, naniniwala ang mga siyentipiko na ang "ethereal wind" ay dapat makaimpluwensya sa pagpapalaganap ng liwanag. Ang mga pagtatangka upang matuklasan ang "hangin ng eter", gayunpaman, ay hindi matagumpay, at ang konsepto ng isang mekanikal na eter ay tinanggihan, salamat sa kung saan ang prinsipyo ng relativity ay muling isinilang, kumbaga, ngunit bilang isang unibersal, wasto hindi lamang sa mekanika , ngunit din sa electrodynamics, at iba pang mga lugar ng pisika.

Mga pagbabago sa Lorentz

Kung paanong ang mga equation ni Newton ay ang mathematical formulation ng mga batas ng mechanics, ang mga equation ni Maxwell ay isang quantitative representation ng mga batas ng electrodynamics. Ang anyo ng mga equation na ito ay dapat ding manatiling hindi nagbabago sa panahon ng paglipat mula sa isang inertial frame ng sanggunian patungo sa isa pa. Upang matugunan ang kundisyong ito, kinakailangang palitan ng iba ang mga pagbabagong Galileo: x"= g(x-vt); y"= y; z "= z; t" \u003d g (t-vx / c 2), kung saan ang g \u003d (1-v 2 / c 2) -1/2, at c ay ang bilis ng liwanag sa vacuum. Ang mga huling pagbabagong itinatag ni H. Lorentz noong 1895 at nagtataglay ng kanyang pangalan ay ang batayan ng espesyal (o pribado) na teorya ng relativity. Sa vc sila ay nagiging Galilean transformations, ngunit kung v ay malapit sa c, pagkatapos ay may mga makabuluhang pagkakaiba mula sa space-time na larawan, na karaniwang tinatawag na non-relativistic. Una sa lahat, ang pagkabigo ng karaniwang intuitive na mga ideya tungkol sa oras ay ipinahayag, ito ay lumiliko na ang mga kaganapan na nangyayari nang sabay-sabay sa isang frame ng sanggunian ay tumigil na sabay-sabay sa isa pa. Ang batas ng bilis ng conversion ay nagbabago din.

Pagbabago ng mga pisikal na dami sa relativistikong teorya

Sa relativistic theory, ang mga spatial na distansya at agwat ng oras ay hindi nananatiling hindi nagbabago sa panahon ng paglipat mula sa isang frame ng sanggunian patungo sa isa pa, na gumagalaw na may kaugnayan sa una na may bilis na v. Ang mga haba ay binabawasan (sa direksyon ng paggalaw) ng 1/g beses, at ang mga agwat ng oras ay "inaunat" ng parehong bilang ng beses. Ang relativity ng simultaneity ay ang pangunahing panimula na bagong tampok ng modernong pribadong teorya ng relativity.