Опыт Эрстеда (1820 год)

Лекция

Уравнения Максвелла

План лекции

Опыты Эрстеда (1820 г.) и Фарадея (1831 г.), взаимосвязь между электрическими и магнитными полями.

Фарадеевская и Максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции.

Основные законы электрического и магнитного полей.

Обобщенный закон электромагнитной индукции Фарадея.

Ток смещения

Закон полного тока.

Система уравнений Максвелла в интегральной форме.

Уравнения Максвелла в дифференциальной форме

Выводы. Значения теории Максвелла.

Уравнения Максвелла. Электромагнитные волны.

Это фундаментальные уравнения классической электродинамики, описывающие электромагнитные явления в любой среде (и в вакууме). Сформулированы Максвеллом в 1860 – 1865 годах на основе обобщения эмпирических законов электрических и магнитных явлений и развитие идей английского ученого Фарадея о том, что взаимодействие между электрически заряженными телами осуществляется вследствие электромагнитного поля. Современная форма уравнений Максвелла дана немецким физиком г. Герцем и английским физиком О. Хэвисайдом.

Этот шаг был подготовлен многими исследователями, в первую очередь: М. Фарадей, Ш. Кулон, А. Ампер, Г. Эрстед, Ж. Био, Ф Саварр, П. Лаплас.

Опыты Эрстеда и Фарадея создали основу, на которой построены законы Максвелла.

Опыты

Опыт Эрстеда (1820 год)

Для опыта берется проволока и вольтовая батарея. Подсоединим батарею. Магнитная игла выходит из своего первоначального положения. На магнит действует сила, перпендикулярная к плоскости кольца. Опыт показывает связь между магнетизмом и электрическим током. Сила взаимодействия между магнитом и проволокой не лежит вдоль линии, связывающей магнит и проволоку. Сила перпендикулярна этой линии.

В момент возникновения тока появляется сила. Всякий ток связан с магнитным полем. (движениями зарядов). Изменяющееся электрическое поле сопровождается магнитным полем.

Силовые линии магнитного поля замыкаются вокруг изменяющегося электрического поля (ток – это переменное электрическое поле).

Обнаружим, что провод, замыкающий клеммы вольтовой батареи, влияет на расположенный поблизости магнит.

Эрстед обнаружил, что и электрическое возмущение (ток) действует вращательным образом – магнит, помещенный вблизи провода с током, стремиться установиться перпендикулярно проводу, а при обносе вокруг провода, он всегда указывает вперед одним и тем же концом.

(обносить провод магнитом – стрелкой)

Связь между электрическим током и линиями магнитной индукции – по правому винту: