Электромагнитная картина мира реферат

Обновлено: 04.07.2024

Во второй половине XIX века на основе исследований в области электромагнетизма сформировалась новая физическая картина мира - электромагнитная картина мира (ЭМКМ).
Наибольший вклад в формированиеданного представления о мире внесли работы М. Фарадея, Г. Герца и Д. Максвелла. На основе открытого Фарадеем явления электромагнитной индукции Дж. Максвелл создал теорию электромагнитного поля. Еготеория электромагнитного поля ознаменовала собой начало нового этапа в физике. В соответствии с ней мир стал представляться единой электродинамической системой, построенной из электрически заряженных частиц,взаимодействующих посредством электромагнитного поля.
М. Фарадей вводит понятие физического поля, которое играет значительную роль в дальнейшем развитии науки и техники (радиосвязь, телевидение и т.д.). Г.Герц экспериментально открывает электромагнитные волны. Все законы природы сводятся к уравнениям Дж. Максвелла, описывающим непрерывную субстанцию. Вещество состоит из электрически заряженных частиц,взаимодействующих между собой посредством полей.
На основе электромагнитных взаимодействий объясняются все известные физические явления.
Делаются попытки свести механическое описание явлений к описанию наоснове теории электромагнитного поля. Понятие эфира (как переносчика света и электромагнитных волн) медленно эволюционирует - вплоть до полного отказа в конечном итоге от самой концепции эфира.Появляются первые работы А. Эйнштейна по теории относительности. В научных работах зарождаются новые взгляды на природу тяготения.
Учёные строят всё новые и новые модели атома, стремясь узнать, какая из нихвсе-таки ближе всего к истине. Наиболее красивой и точной стала планетарная модель атома, созданная Э. Резерфордом.
Важнейшими понятиями новой теории являются: заряд, который может быть как положительным, так иотрицательным; напряженность поля — сила, которая действовала бы на тело, несущее единичный заряд, если бы оно находилось в рассматриваемой точке.
Когда электрические.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

Картина мира

. пожаров в России самый высокий среди высокоразвитых стран мира. Он превышает сопоставимые.

11 Стр. 93 Просмотры

Картина мира

. |Философская картина мира.

7 Стр. 90 Просмотры

Картина мира

. Введение 1. Картина мира в системе теоретического и эмпирического знания. 2.

картина мира

. Коперника – бесконечность Вселенной, множественность миров. Сожжен на Площади Цветов в Риме в.

Картина мира

. Картина мира – совокупность знаний и мнений субъекта относительно реальной или.

Первые исследования по электричеству и магнетизму начались еще задолго до открытия закона сохранения и превращения энергии.

Почему открытие явления электромагнитной индукции привело к изменению взглядов на мир? Мысленно еще раз повторим опыт по электромагнитной индукции, который вы видели на уроках физики: магнит вдвигается в катушку, в катушке возникает ток. Изменение магнитного поля порождает электрическое поле, которое существует в пространстве, где находится катушка. А если катушку убрать? Электрическое поле не исчезает. Переменное магнитное поле порождает в пространстве изменяющееся электрическое поле и наоборот. Эти поля существуют в пространстве независимо от того, есть ли там электрические заряды и магниты или их нет. До Фарадея никто не говорил о том, что силовое поле - это не результат механических перемещений тел, не формальная схема, которая необходима для объяснения явлений, что оно само по себе является материальной субстанцией.

В 1900 г. В. Вин поставил вопрос об электромагнитном обосновании механики. В науку прочно входит представление о непрерывности материи. Окончательно оно победило, когда А. Майкельсон своими опытами доказал, что светоносного эфира нет, свет - электромагнитное поле - сам является видом материи, для его распространения нет необходимости в какой-либо особой среде - эфире.

Эйнштейн показал органическую взаимосвязь пространства и времени, относительность пространственных и временных соотношений в материальном мире. По Эйнштейну, распределение материи во Вселенной изменится, если перейти от одного периода времени к другому, от одной области пространства к другой. Пространство и время определяются распределением и движением масс материи. В связи с этим на смену представлениям о бесконечной неизменной Вселенной Ньютона приходят другие представления о Вселенной.

Аналогия поможет нам понять теорию Эйнштейна, согласно которой вблизи всякого инертного тела пространство искривляется. В искривленном пространстве наименьшим расстоянием между двумя точками является некоторая кривая (ее называют геодезической). В таком пространстве свободное движение тела происходит по геодезической кривой. Если представить, что криволинейное движение тел под действием силы тяготения - это свободное движение в искривленном пространстве, то можно считать, что всякое тело вблизи себя искривляет пространство и это искривление передается подобно волне, от точки к точке. Тогда не надо будет говорить о силах тяготения. Но движение под действием этих сил не только криволинейное, ускорение может меняться и по модулю. Чтобы объяснить тяготение изменением свойств пространства, надо превратить время в одно из измерений пространства. В теории относительности фигурирует четырехмерное пространство (четвертой координатой является время), искривление которого позволило Эйнштейну полностью объяснить все явления, связанные с тяготением. Это искривление производят тела. В зависимости от плотности вещества геометрия такого пространства может быть приближенно евклидовой (именно в таком пространстве находилась Вселенная Ньютона), или приближенно геометрией Лобачевского, или приближенно геометрией Римана.

Представления об искривленном пространстве дали возможность построить модели Вселенной, отличные от модели Ньютона. По одной из моделей мир безграничен, но не бесконечен. Чтобы понять это, вернемся к аналогии с листом. Если этот лист может прогибаться одинаково в каждой точке, то это может привести тому, что он свернется в шар , поверхность его замкнута, она не имеет границ, но конечна по размерам.

1. Ленин В. И. Полн. собр. соч., т. 18.

2. Карпинская Р. С. Биология и мировоззрение.- М.: Мысль, 1980.

3. Платонов Г. В. Картина мира, мировоззрение и идеология.- М.: Знание, 1972.

4. Маркс К., Э н г е л ь с Ф. Соч., т. 20.

5. Асмус Г. Ф. Античная философия.- М.: Высшая школа, 1976.

6. Лаэртский Д. О жизни, учениях и изречениях знаменитых философов.- М.: ысль, 1979.

7. Чанышев А. Н. Курс лекций по древней философии.- М.: Высшая школа, 981.

Предпосылки возникновения электромагнитной картины мира

Механистическая картина мира, согласно которой, все в природе подчиняется законам механики, с развитием физики оказалась неспособной ответить на вновь возникшие вопросы. В 19 веке в физике стали накапливаться новые эмпирические знания, которые вступали в противоречие с принципами механической картины мира. Попытки распространения методов изучения механики на изучение электричества, магнетизма и объяснение тепловых явлений привели к тому, что ученым приходилось вводить все больше искусственных допущений, что постепенно вело к крушению механической картины мира. В попытках объяснить тепловые и электромагнитные явления, вводились понятия теплорода, электрической и магнитной жидкости, которые считались особыми разновидностями материи. Ввиду того, что механические методы оказались неприемлемыми по отношению к этим явлениям, эмпирические факты пытались искусственно подогнать под рамки существующей картины мира. Вследствие этого, стало ясно, что новые факты не укладываются в рамки механической картины мира, а данные новых опытов и существующих знаний слишком противоречивы, соответственно, необходимо изменение представлений о материи, а значит, смены физической картины мира.

Принципы электромагнитной картины мира

К выводу о необходимости изменения существующих корпускулярных представлений о материи на континуальные пришел М. Фарадей, который установил, что электромагнитное поле является непрерывным, а заряды в электромагнитном поле являются точечными силовыми центрами. Вследствие этого вопрос о построении механической модели эфира оказался неактуальным.

В механической картине мира свет объяснялся при помощи понятия эфира, но в этом случае возникала большая трудность. Предполагалось, что эфир является некой сплошной средой, то есть он не должен препятствовать движению тел, соответственно, эфир похож на очень легкий газ. В экспериментах со светом было сделано два основополагающих вывода:

Световые и электромагнитные колебания являются поперечными, а не продольными.
Скорость распространения световых и электромагнитных колебаний очень велика.

В механике считалось, что поперечные колебания возможны в твердых телах, а скорость колебаний находится в зависимости от плотности тела. То есть, для скорости света плотность эфира должна была бы быть больше плотности стали. Тогда возникает вопрос о том, как двигаются тела.

Готовые работы на аналогичную тему

Таким образом, Фарадей выдвинул принципиально новые взгляды на материю, пространство, время и силу, что кардинальным образом меняло существовавшую картину мира. В числе первых идеи Фарадея поддержал Максвелл.

В новой картине мира совокупность неделимых атомов переставала быть конечным пределом материи, в качестве него представлялось единое непрерывное поле с электрическими зарядами и волновыми движениями в этом поле.

Если движение в механической картине мира представлялось как простое механическое перемещение, то в электромагнитной картине мира формой движения становилось распространение колебаний в поле, которое в свою очередь объяснялось законами электродинамики, а не механики.

Существовавшая до этого концепция пространства и времени, предложенная Ньютоном, к полевым представления не подходила, так как пустого пространства поле не имеет, являясь совершенно непрерывной материей. В электромагнитной картине мира время неразрывно связано с процессами, происходящими в поле. То есть, в новой картине мира, в отличие от прежней, пространство и время не являются независимыми сущностями, концепция абсолютного пространства и времени сменилась реляционной концепцией.

Проблема взаимодействия также требовала принципиально нового решения. Концепция дальнодействия, предложенная Ньютоном, сменилась принципом близкодействия, который предложил Фарадей. Принцип близкодействия означает, что любые взаимодействия передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью.

В электромагнитной картине мира, так же, как и в механической, понятие случайности исключалось, предполагалось, что электромагнитные законы, так же, как механические, предопределяют развитие событий. Однако позже, с появлением кинетической теории газов, в электромагнитной картине мира появилось понятие вероятности.

Роль человека и его место во Вселенной электромагнитной картиной мира не подверглось изменению, человек воспринимался лишь как объект природы и не более того. Отношение о специфике жизни и разума оставалось неизменным.

Новая сформировавшаяся картина мира смогла объяснить много явлений, которые были непонятны с точки зрения механической картины мира. Единство мира вскрылось гораздо более глубоко, электричество и магнетизм объяснялись на основе одних и тех же законов.

В соответствии с электромагнитной картиной мира, точечным центром является заряд, а факты указывали на конечную протяженность заряда. Ввиду этого, вопреки новой картине мира, новая электронная теория Ленца рассматривала частицу-заряд в форме заряженного, обладающего массой, шарика.

Трудности электромагнитной картины мира

Трудности новой картины мира возникли после опытов Майкельсона, проведенных в 1881-1887 гг. В ходе этих опытов Майкельсон ожидал обнаружить движение тела по инерции при помощи находящихся на этом теле приборов. Теория Максвелла предполагала, что такое движение существует, однако опыты Майкельсона этого не подтверждали. Однако, на такие неувязки не обращали внимания, так как принципы теории Максвелла были абсолютизированы, как в механической картине мира были абсолютизированы законы Ньютона.

Со временем подобных необъяснимых противоречий появлялось все больше. Противоречие между пониманием материи как определенного вида поля и представлениями механистической картины мира о пространстве и времени устранил А. Эйнштейн, который ввел в существующую картину мира идею относительности пространства и времени. Это открыло новые возможности для дальнейшего развития электромагнитной картины мира.

Электромагнитная картина мира ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Кратко об истории изучения магнетизма

Южный географический полюс был открыт в 1911 г. норвежской экспедицией под руководством Р. Амундсена (1872—1925). Он находится в Антарктиде (Полярное плато, на высоте 2800 м).

Петр Перегринус предложил метод определения полюсов магнитного тела. На шаре из магнита имеются две точки, в которых магнитная стрелка устанавливается под углом в 90°. Эти точки назвали полюсами магнитного шара. Это физическое явление (изменение горизонтального положения магнитной стрелки под определенным углом, вплоть до 90°) называется магнитным наклонением. Оно характеризует величину магнитной силы Земли, действующей на магнитную стрелку в данном месте. На северном магнитном полюсе северный конец магнитной стрелки направлен строго вертикально вниз (притягивается южным полюсом), на южном магнитном полюсе имеет место обратная ситуация: северный конец магнитной стрелки направлен вверх.

Английский физик М. Фарадей доказал, что силовые линии магнита исходят из его северного полюса и входят в его южный полюс. Внутри магнита направление магнитных сил противоположно направлениям внешних магнитных сил магнита.

На основании этого факта исследования установили, что южный магнитный полюс Земли находится в Северном географическом полушарии, его открыл в 1831 г. английский полярный исследователь Джон Росс, а северный магнитный полюс — в Южном географическом полушарии, его открыл в 1841 г. Джеймс Росс (племянник Джона Росса) на окраине антарктического материка на расстоянии 800 км от южного географического полюса. Южный магнитный полюс находится на расстоянии около 1000 км от северного географического полюса (полуостров Бутия, Канадский архипелаг) (29, "https://referat.bookap.info").

Французский ученый Ш. Кулон (1736—1806) является одним из первых исследователей, которые пытались измерить силы магнитного взаимодействия. В 1785 г. он сформулировал закон взаимодействия между магнитными массами. Он полагал, что все большие магниты составлены из маленьких магнитов. Сформулированный им закон для магнитных сил утверждал, что сила взаимодействия между магнитными массами обратно пропорциональна расстоянию между ними. Еще годом раньше он сформулировал закон о взаимодействии между электрически заряженными телами, который также утверждал, что сила взаимодействия между электрическими зарядами обратно пропорциональна расстоянию между заряженными телами. В последнем случае речь идет об известном законе Ш. Кулона:

где К электрическая постоянная, q1 и q2 — электрические заряды, r — расстояния между зарядами. Однако Ш. Кулону не был известен факт о связи электрических и магнитных сил. Этот факт был обнаружен в 1820 г. шведским ученым X. Эрстедом (1777—1851).

Исследования Ш. Кулона положили начало изучению ряда важных проблем электричества и магнетизма: является ли Земля магнитным шаром, как утверждал еще В. Гильберт? существуют ли магнитные заряды? как осуществляется действие электрических сил и магнитных сил в пространстве? имеют ли электрические и магнитные силы единую физическую природу? В частности, изучение Земли как магнитного шара показало, что многие геологические породы не обладают свойством намагничивания, т. е. не приобретают свойства магнита. Причем некоторые из земных пород, такие как гипс, каменная соль, свинец и ряд других, при их намагничивании во внешнем магнитном поле не усиливают это магнитное поле, а, наоборот, ослабляют его. Таким образом, подобные породы противоположны по магнитным свойствам так называемым ферромагнитам.

Ферромагниты — (лат. ferrum — железо) — вещества, которые при их намагничивании во внешнем магнитном поле усиливают данное магнитное поле. Это обстоятельство вызвало сомнение в представлении о Земле в форме шарообразного магнита. Другим обстоятельством, усиливающим это сомнение, было открытие факта утрачивания ферромагнитами магнитных свойств при температурах свыше (+100° С): железо — 780 °C, магнетит — 580° С и другие. Эти температурные точки для ферромагнитов называются обобщенно точкой Кюри: П. Кюри (1859—1906) сформулировал этот закон в 80-х годах XIX в.

Электрические монополи существуют. Это положительно и отрицательно заряженные частицы. Магнитные монополи до сих пор не обнаружены, хотя существуют как электрические, так и магнитные диполи (два полюса): два точечных электрических заряда, расположенных на расстоянии, равных по величине и противоположные по знаку, а также магнитный диполь (равные по величине магнитные противоположные заряды, находящиеся на условно одинаковом расстоянии). Исследование магнетизма обнаружило тесную связь его с электрическими явлениями, но лишь физическая теория электромагнитного взаимодействия, созданная в 60-х годах XIX в., дала более ясное понимание природы магнитных явлений на Земле. Уже в начале ХХ в. в этой области появилось две теории: а) электрическая и б) теория, которая связывает магнетизм Земли со структурой пород, составляющих земную кору, обладающих свойством намагничивания. Эти теории существуют и в настоящее время.

Первая утверждает, что электрические токи, возникающие внутри Земли, создают ее магнитное поле. Эти токи были названы вихревыми. Вторая теория считает, что магнитные свойства Земли, ее магнитосфера обусловлены строением образующих ее геологических пород. Речь идет о так называемых доменах — это группы атомов, образующие области, где их магнитные моменты ориентированы в одном направлении.

Читайте также: