Майкл фарадей и джеймс максвелл реферат
Обновлено: 30.06.2024
Выдающийся математик, физик, механик шотландского происхождения. Основатель классической электродинамики, кинетической теории газов, автор принципа цветной фотографии, а также конструктор некоторых научных приборов и автор исследований в области оптики и математики.
Уже в 25 лет Дж. Максвелл преподавал в Кембридже, затем в Абердинском университете Шотландии и в Лондонском университете, где был руководителем кафедры физики до 1865 г. После чего вернулся в Кембридж. В 1871 г основал и возглавил первую лабораторию для экспериментов в области физики имени Генри Кавендиша (английского физика и химика), которая впоследствии стала одним из важнейших центров мировой науки.
Обладая обширной сферой интересов, Дж. Максвелл проводил множество исследований в различных направлениях науки:
Гениальный учёный в жизни был очень скромен и даже застенчив. Предпочитал уединение. Знал в совершенстве 6 языков, любил петь шотландские песни под гитару, на которой весьма неплохо играл. Известно также, что Дж. Максвелл имел в школе плохие отметки по арифметике, но затем познакомился с геометрией, и с этого момента началась его научно-исследовательская деятельность. За достижения в области науки был представлен ко многим наградам.
В честь талантливого шотландского ученого названы улицы и здания, награды и премии, и даже астрономические объекты. Например, кратер на Луне и горный массив на Венере.
В 1879 году, в возрасте 48 лет, Джеймс Клерк Максвелл ушёл из жизни, оставив потомкам большое научное наследие.
Вариант №2
Джеймс Максвелл родился в 1831 году в шотландском Эдинбурге. Его мать умерла, когда ему было всего 8 лет. Сначала для его обучения был нанят репетитор, но затем, в 1841 году, Максвелл был зачислен в Эдинбургскую академию. Здесь проявились его математические способности. Первую статью по геометрии он опубликовал в 14 лет. Затем были опубликованы еще две статьи. В 1850 году он перешел в Кембриджский университет, где проявил себя образцовым студентом и получил различные награды, в том числе премию Смита.
Именно электромагнитная теория Максвелла чаще всего упоминается в связи с его именем. Чтобы прийти к своей теории, Максвелл заимствовал и расширил идеи, ранее разработанные несколькими другими учеными, включая Майкла Фарадея, Уильяма Томсона и Карла Фридриха Гаусса. После попытки перевести экспериментальные результаты Фарадея на язык математики Максвелл пришел к системе уравнений, которые всесторонне описывают возникновение и взаимосвязь между электрическим и магнитным полями. Теория Максвелла оказала значительное влияние на общепринятое понимание физического мира.
Максвелл ушел из Королевского колледжа в 1865 году и переехал в дом в Шотландии, который достался ему от отца. Однако он оставался активным в лондонских академических кругах, возвращаясь в Англию по крайней мере один раз каждую весну и продолжая участвовать в математических экзаменах Кембриджского университета. Более того, Максвелл продолжал свою научную работу дома. В 1879 году он сильно заболел и умер 5 ноября того же года.
7, 9 класс по физике, кратко
Джеймс Клерк Максвелл
Воды, текущие под землей, не всегда бывают спокойны. Иногда они вырываются наружу. Когда это происходит тихо, образуются родники – из-под земли течет чистая вкуснейшая вода. Бывает, вода вырывается внезапно,
Одним из знаменитых значимых людей 6 века до нашей эры был Дарий. Внук царя Персии Аршама. Дарийтал царём Персии результате заговора. Дарий отличался большим опытом в ведении войн. Это было серьёзной заслугой,
Законы естествознания постулируются на основании наблюдаемых опытных фактов. Сначала идет процесс накопления знаний в определенной области. Эти результаты анализируются и делается некоторое предположение. Это предположение не выводится из других законов. Оно возникает само по себе на основании опыта. Сделанное умозаключение, сформулированное в виде математической формулы, становится частью гипотезы. Если последующие опыты подтверждают правильность этого предположения, оно становится законом.
Майкл Фарадей был знаменит при жизни и на многие десятилетия вперед предугадал развитие научной мысли. Он был настолько противоречивой фигурой, что ученики и последователи считали его гениальные открытия следствием недостаточного образования и не доверяли точности проведенных им экспериментом из-за "странностей" характера ученого. Возможно, в этом есть доля истины: идя в науке своим особым путем, в полном противоречии с господствующим научным мировоззрением, Фарадей нередко находил закономерности и видел взаимные соотношения там, где никто до него их не признавал и не мог видеть.
Майкл Фарадей был знаменит при жизни и на многие десятилетия вперед предугадал развитие научной мысли. Он был настолько противоречивой фигурой, что ученики и последователи считали его гениальные открытия следствием недостаточного образования и не доверяли точности проведенных им экспериментом из-за "странностей" характера ученого. Возможно, в этом есть доля истины: идя в науке своим особым путем, в полном противоречии с господствующим научным мировоззрением, Фарадей нередко находил закономерности и видел взаимные соотношения там, где никто до него их не признавал и не мог видеть.
Родился Майкл Фарадей в Ньюингтон-Батсе (графство Суррей, Великобритания). Его семья была катастрофически бедна, однако родители предпочитали накапливать духовные блага, а не гоняться за материальным благосостоянием. Существуя почти исключительно за счет пособия для малоимущих (одна буханка хлеба в неделю на человека), и взрослые, и дети не пропускали ни одного воскресного богослужения в пресвитерианской общине. Все остальное время маленький Майкл был предоставлен самому себе и получал "образование" на кривых и узких улочках родного городка.
В 13 лет Фарадей переселился на булыжные мостовые Лондона. Первые деньги он заработал доставкой газет и книг, затем пошел в переплетчики. Переплетая один из томов Британской энциклопедии, любознательный юноша прочитал статью об электричестве. Этот момент перевернул всю его жизнь: Майкл стал искать любые сведения об этом явлении, пытался самостоятельно ставить опыты.
Охваченный горячим желанием приобщиться к науке, Фарадей пишет к ученому сэру Г. Дэви, и вскоре заменяет одного из лаборантов в его лаборатории. В 20 с небольшим лет Майкл становится личным ассистентом сэра Дэви и отправляется вместе со своим патроном в турне по Европе. К этому времени он самозабвенно занимается наукой, ставит все более сложные эксперименты, размышляет, читает, сводит знакомство с ведущими учеными и уделяет много времени самообразованию. При этом он остается тихим и скромным молодым человеком, исправно посещающим радения сандемианцев, одной из крайних пресвитерианских сект. В довершение всего в 1820 году Фарадей женится на дочери одного из служителей церкви.
В то же время в лаборатории Британского королевского института он делает попытку получить электрический ток без батарей, проводит бесчисленные эксперименты с магнитами, пытаясь найти объяснение явлению электричества. И вот в 1831 году это удается. Успех принес опыт, кажущийся сейчас тривиальным: вокруг металлического кольца обвивались два отдельных витка провода. По одному из них, соединенному с батареей, пропускался электрический ток. Идея заключалась в том, чтобы выяснить, не возникнет ли ток в "мертвом" проводе под воздействием "живого". Так было открыто явление магнитной индукции.
Гениальный самоучка, глубоко религиозный человек, верящий в единство "Бога живого" и живой природы, изобрел динамо-машину, впоследствии получившую название генератора постоянного тока. При этом на все деловые предложения (как тут не вспомнить его родителей!), сулившие большие деньги, Фарадей отвечал отказом и продолжал возиться с проводами и магнитами.
В 1833-1834 годах ученый установил законы электролиза. Рядом опытов он доказал, что электростатическая индукция зависит от среды. Он заменил проводящую жидкость в электролитической ванне непроводящей. Металлические пластины, опущенные в нее, образуют конденсатор. Оказалось, что емкость конденсатора изменяется в зависимости того, какая именно жидкость находится между пластинами. С емкостью конденсатора связана какая-то определенная деформация. Понятие деформации среды Фарадей положил в основу учения об электричестве.
Фарадей экспериментально показал, что в зависимости от среды меняется сила взаимодействия между зарядами. Аналогично взаимодействие магнитных полюсов зависит от среды. Доказывая, что полюсы магнитов действуют на любую среду, Фарадей подвешивал немагнитные материалы под полюсами сильных магнитов, причем некоторые из них располагались перпендикулярно оси магнита. Так был открыт пара- и диамагнетизм.
В 1846 году Фарадей установил связь между магнитными и оптическими явлениями, которая позже стала подтверждением электромагнитной теории света, развитой Джеймсом Максвеллом.
В жизни Фарадея по-прежнему царило триединство: наука, семья и церковь. Почти одновременно Оксфордский университет присудил ему докторскую степень, а члены общины избрали его одним из служителей-"пророков". С одинаковым успехом он читал воскресные проповеди (которые часто приходили послушать его коллеги) и научные лекции, на которые члены королевской семьи приводили своих детей.
К 1854 году относится такое высказывание Фарадея: "Я уверен, что истину об этой жизни не получить даже самым беспримерным проявлением человеческой мудрости. Она открывается не посредством собственного разума, а благодаря элементарной вере в данное нам свидетельство". Судя по тому, насколько совершенными и удивительными в своей простоте были его опыты, можно сказать, что Фарадей служил науке в прямом смысле верой и правдой.
В последние годы жизни по высочайшему указу королевы Виктории Фарадею отводится резиденция в величественном дворце Хэмптон-Корт близ Лондона. К моменту смерти в 1867 году его научные открытия получили признание девяноста семи академий наук (в том числе 8 декабря 1830 г. его приняли в почетные члены С.-Петербургской академии наук), он также был носителем целой коллекции научных титулов, однако не счел нужным получить хотя бы одно звание. В своих лучших традициях Фарадей отказался и от дворянского титула.
В 1938 в архивах Королевского общества был найден длинный узкий конверт, подписанный: "Новые воззрения, подлежащие хранению в запечатанном конверте в архивах Королевского общества". Письмо было написано Майклом Фарадеем 12 марта 1832 года и содержало в себе суть открытия, сделанного Герцем спустя 55 лет после смерти Фарадея. Речь шла о существовании электромагнитных волн. Фарадей писал: ". Я хочу, передавая это письмо на хранение в Королевское общество, закрепить открытие за собой определенной датой и, таким образом, иметь право, в случае экспериментального подтверждения, объявить эту дату датой моего открытия. В настоящее время, насколько мне известно, никто из ученых, кроме меня, не имеет подобных взглядов".
Только очень немногие люди столь значительно изменили облик мира, как это сделал Фарадей. Он был одним из величайших экспериментаторов и мыслителей мира, и среди всех его открытий ни одно не имело таких грандиозных последствий как сделанное им в 1831 году. На нем основаны те формы применения электричества, которые составляют мускулы и нервы нашей современной жизни.
1.1) Внук сепаратиста
Жизненный путь Майкла Фарадея начинался весьма скромно. Его отец был деревенским кузнецом. Сначала он жил на севере Англии, а затем переехал в Лондон в поисках заработка. Майкл был третьим ребенком в семье. Он рос в перенаселенной квартире, получил самое скудное образование и большую часть своего детства провел на улице.
1.2) Увлечение электричеством
Ответ был уклончивым, но, тем не менее, не заставил себя долго ждать, потому что сэр Хамфри вскоре уволил своего лаборанта. Здесь он и вспомнил молодого человека по имени Фарадей, а также его письмо. Фарадей был зачислен штатным лаборантом в Королевский Институт.
1. 3) Кризис веры
Вернувшись домой, он все еще питал чувство уважения к сэру Хамфри как к человеку науки, но теперь личные качества его характера не вызывали у него восторга. Во время путешествия великий ученый вел себя очень несдержанно, проявлял тщеславие, нечестность и злость. Фарадей с радостью вернулся в родной семейный круг, а также посетил свою старую церковь, чтобы поучиться мудрости у простых прихожан.
По возвращении в Королевский Институт Фарадей решил продолжить свое научное образование. Шли годы, и передовые ученые начали понимать, что этот незаметный, молодой человек, работавший под покровительством Дэви, был не простым ассистентом. К тридцати годам он сделал много важных открытий (в том числе синтез бензола). Его авторитет быстро поднимался. Без сомнения, самой примечательной чертой Фарадея-ученого являлось то, что он был мыслителем. Он считал себя больше философом, чем просто химиком, и старался, прежде всего, объяснить суть, а не произвести эффект.
Через месяц после бракосочетания ученый открыто заявил о решении стать членом церкви. Он рассказал собравшимся братьям и сестрам о том, что получил от Господа прощение грехов через молитву покаяния, и посвятил Ему целиком всю жизнь. Еще с детства Фарадей посещал церковь, однако до тридцати лет, пока не преодолел бурную пору сомнений и не испытал на личном опыте реальность Христа, не решался присоединиться к церкви.
Через десять дней непрерывного поиска он добился полного успеха и изобрел первую в мире действующую динамо-машину. Он нашел способ получения электричества без использования батарей, и таким образом, заложил основу современному веку электричества. Великий мыслитель заметил то, чего не замечали другие: он обратил внимание на пространство около магнита, и таким образом увидел возможность существования магнитного поля и силовых линий.
1.5) Ученый проповедник
1. 6) Человек, знающий счастье
Фарадей умер в 1867 году. К этому моменту он был обладателем 97 почетных титулов от Академий наук разных стран, причем ни одного не было получено за соавторство. Замечательно, что не только Фарадей, но и другие передовые ученые, продолжившие его исследования, также искренне веровали в одну и ту же весть о спасении. Кларк Максвелл, лорд Кельвин и сэр Джон Амброз Флеминг — все они твердо держались таких же убеждений, и со смирением говорили о той великой перемене, которую они пережили в результате своего личного обращения к Богу
II. 2. Начало работы в Королевском институте.
2.1) Избрание в Королевское общество. Профессура
Первые самостоятельные исследования. Научные публикации После возвращения в 1815 в Королевский институт Фарадей приступил к интенсивной работе, в которой все большее место занимали самостоятельные научные исследования. В 1816 он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом же году появляется и его первая печатная работа.
В 1821 в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за зданием и лабораториями Королевского института (т. е. технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращениях тока вокруг магнита и магнита вокруг тока и о сжижении хлора). В том же году он женился и, как показала вся его дальнейшая жизнь, был весьма счастлив в браке.
Спустя год после избрания в Королевское общество Фарадея назначают директором лаборатории Королевского института, а в 1827 он получает в этом институте профессорскую кафедру.
2.2) Первые самостоятельные исследования
После возвращения в 1815 в Королевский институт Фарадей приступил к интенсивной работе, в которой всё большее место занимали самостоятельные научные исследования. В 1816 он начал читать публичный курс лекций по физике и химии в Обществе для самообразования. В этом же году появляется и его первая печатная работа. В 1820 Фарадей провёл несколько опытов по выплавке сталей, содержащих никель. Эта работа считается открытием нержавеющей стали, которое не заинтересовало в то время металлургов. В 1821 в жизни Фарадея произошло несколько важных событий. Он получил место надзирателя за зданием и лабораториями Королевского института (то есть технического смотрителя) и опубликовал две значительные научные работы (о вращениях тока вокруг магнита и магнита вокруг тока и о сжижении хлора). В том же году он женился и, как показала вся его дальнейшая жизнь, был весьма счастлив в браке.
В период до 1821 Фарадей опубликовал около 40 научных работ, главным образом по химии. В 1824 ему первому удалось получить хлор в жидком состоянии, а в 1825 г он впервые синтезирует гексахлоран — вещество, на основе которого в XX веке изготовлялись различные инсектициды.
В 1832 г. Фарадей открывает электрохимические законы, которые ложатся в основу нового раздела науки — электрохимии, имеющего сегодня огромное количество технологических приложений.
2.3) Клетка Фарадея
Для того, чтобы клетка Фарадея эффективно работала, прутья должны быть достаточно тонкими, а размер ячейки сетки значительно меньше длины волны излучения, защиту от которого требуется обеспечить. Принцип действия устройства основан на перераспределении электронов в проводнике под воздействием электромагнитного поля.
Фара́д (обозначение: Ф, F) — единица измерения электрической ёмкости в системе СИ (ранее называлась фара́да).
1 фарад равен электрической ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между обкладками конденсатора напряжение 1 вольт.
Единица названа в честь английского физика Майкла Фарадея
Фарад — очень большая ёмкость. Емкостью 1Ф обладал бы уединенный шар, радиус которого был бы равен 13 радиусам Солнца. Для сравнения, ёмкость Земли (шара размером с Землю, как уединенного проводника) составляет всего около 700 микрофарад.
Промышленно выпускаемые конденсаторы обычно имеют номиналы измеряемые в микро- и пикофарадах.
Впрочем, ёмкость т. н. ионисторов (конденсаторов с двойным электрическим слоем) может достигать нескольких килофарад.
2.5) Закон электромагнитной индукции. Электролиз
В 1830, несмотря на стесненное материальное положение, Фарадей решительно отказывается от всех побочных занятий, выполнения любых научно-технических исследований и других работ (кроме чтения лекций по химии), чтобы целиком посвятить себя научным изысканиям. Вскоре он добивается блестящего успеха: 29 августа 1831 открывает явление электромагнитной индукции — явление порождения электрического поля переменным магнитным полем. Десять дней напряженнейшей работы позволили Фарадею всесторонне и полностью исследовать это явление, которое без преувеличения можно назвать фундаментом, в частности, всей современной электротехники. Но сам Фарадей не интересовался прикладными возможностями своих открытий, он стремился к главному — исследованию законов Природы. Открытие электромагнитной индукции принесло Фарадею известность. Но он по-прежнему был очень стеснен в средствах, так что его друзья были вынуждены хлопотать о предоставлении ему пожизненной правительственной пенсии. Эти хлопоты увенчались успехом лишь в 1835. Когда же у Фарадея возникло впечатление, что министр казначейства относится к этой пенсии как к подачке ученому, он направил министру письмо, в котором с достоинством отказался от всякой пенсии. Министру пришлось просить извинения у Фарадея. В 1833-34 Фарадей изучал прохождение электрических токов через растворы кислот, солей и щелочей, что привело его к открытию законов электролиза. Эти законы (Фарадея законы) впоследствии сыграли важную роль в становлении представлений о дискретных носителях электрического заряда. До конца 1830-х гг. Фарадей выполнил обширные исследования электрических явлений в диэлектриках.
Другие экспериментальные работы Фарадея этого времени посвящены исследованиям магнитных свойств различных сред. В частности, в 1845 им были открыты явления диамагнетизма и парамагнетизма. В 1855 болезнь вновь заставила Фарадея прервать работу. Он значительно ослабел, стал катастрофически терять память. Ему приходилось записывать в лабораторный журнал все, вплоть до того, куда и что он положил перед уходом из лаборатории, что он уже сделал и что собирался делать далее. Чтобы продолжать работать, он должен был отказаться от многого, в том числе и от посещения друзей; последнее, от чего он отказался, были лекции для детей.
Точка зрения на электродинамику с позиций концепции поля, основоположником которой был Фарадей, стала неотъемлемой частью современной науки. Труды Фарадея ознаменовали наступление новой эры в физике.
IVСписок используемой литературы
1. Кудрявцев П. С. Фарадей. – М., 1969.
2. Радовский М. И. Михаил Фарадей. Библиографический очерк. – М., 1946.
3. Радовский М. И. Фарадей. – М., 1936.
4. Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству. Пер с англ. Е.А. Чернышевой и Я.Р. Шмидт – Чернышевой. – АН СССР. 1947.
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
Содержание
Детство и школьные годы.
Трактат о кольцах Сатурна.
Лондон – Гленлейр. 1860-1871.
Первая цветная фотография.
Механическая модель Максвелла.
Электромагнитные волны и электромагнитная теория света.
Список использованной литературы.
Эдинбург. 1831-1850.
Детство и школьные годы.
Первое открытие
Эдинбургский университет
Оптико-механические исследования
В 1847 году обучение в Эдинбургской академии заканчивается, Джеймс – один из первых, забыты обиды и треволнения первых лет.
После окончания академии Джеймс поступает в Эдинбургский университет. В это же время он всерьез начинает интересоваться оптическими исследованиями. Утверждения Брюстера натолкнули Джеймса на мысль, что изучение пути лучей можно использовать для определения упругости среды в разных направлениях, для обнаружения напряжений в прозрачных материалах. Таким образом,исследование механических напряжений можно свести к оптическому исследованию. Два луча, разделившиеся в напряженном прозрачном материале, будут взаимодействовать, рождая характерные красочные картины. Джеймс показал, что цветные картины носят вполне закономерный характер и могут быть использованы для расчетов, для проверки выведенных ранее формул, для выведения новых. Оказалось, что некоторые формулы неверны, или неточны, или нуждаются в поправках.
Более того, Джеймсу удалось вскрыть закономерности в тех случаях, где раньше не удавалось ничего сделать из-за математических трудностей. Прозрачный и нагруженный треугольник из неотпущенного стекла (рис.1) дал Джеймсу возможность исследовать напряжения и в этом, неподдавашемся расчету случае.
Девятнадцатилетний Джеймс Клерк Максвелл впервые поднялся на трибуну Эдинбургского королевского общества. Его доклад не мог остаться незамеченным: слишком много нового и оригинального содержал он.
1850-1856 Кембридж
Занятия электричеством
Пытаясь создать теорию, Максвелл решил использовать для исследования метод физических аналогий. Прежде всего, нужно было найти правильную аналогию. Максвелл всегда восхищался ,тогда еще только замеченной, аналогией существующей между вопросами притяжения электрически заряженных тел и вопросами установившейся теплопередачи. Это, а также фарадеевские идеи близкодействия, амперовское магнитное действие замкнутых проводников, Джеймс постепенно выстраивал в новую теорию, неожиданную и смелую.
В Кембридже Джеймса назначают читать труднейшие главы курсов гидростатики и оптики наиболее способным студентам. Кроме того, от электрических теорий его отвлекает работа над книгой по оптике. Максвелл скоро приходит к выводу, что оптика больше не интересует его, как раньше, а лишь отвлекает от изучения электромагнитных явлений.
Продолжая искать аналогию, Джеймс сравнивает силовые линии с течением какой-то несжимаемой жидкости. Теория трубок из гидродинамики позволила заменить силовые линии силовыми трубками, которые легко объясняли опыт Фарадея. В рамки теории Максвелла легко и просто укладывались понятия о сопротивлении, явления электростатики, магнитостатики и электрического тока. Но в эту теорию пока никак не укладывалось открытое Фарадеем явление электромагнитной индукции.
Джеймсу пришлось на некоторое время забросить свою теорию в связи с ухудшением состояния отца, требовавшего ухода. Когда же после смерти отца Джеймс вернулся в Кембридж, он из-за вероисповедания, не смог получить более высокую степень магистра. Поэтому в октябре 1856 года Джеймс Максвелл заступает на кафедру в Абердине.
Абердин 1856-1860
Трактат о кольцах Сатурна
Лондон – Гленлейр 1860-1871
Первая цветная фотография
Теория вероятностей
Механическая модель Максвелла
Электромагнитные волны и электромагнитная теория света
Продолжая опыты с электромагнитами, Максвелл приблизился к теории о том, что любые изменения электрической и магнитной силы посылают волны, распространяющиеся в пространстве.
По Фарадею изменение магнитного поля приводит к появлению электрического поля. Всплеск магнитного поля вызывает всплеск электрического поля.
Всплеск электрической волны рождает всплеск волны магнитной, так впервые из-под пера тридцатитрехлетнего пророка появились в 1864 году электромагнитные волны, но еще не в том виде, в котором мы их понимаем сейчас. Максвелл говорил в статье 1864 года только о магнитных волнах. Электромагнитная волна в полном смысле этого слова, включающая одновременно электрическое и магнитное возмущения, появилась у Максвелла позже, в его статье, в 1868 году.
Кембридж 1871-1879
Кавендишская лаборатория
16 июня 1874 года – день торжественного открытия Кавендишской лаборатории. Последующие годы ознаменовались се растущим признанием.
Мировое признание
В 1870 году Максвелл избран почетным доктором литературы Эдинбургского университета, в 1874 году – иностранным почетным членом Американской академии искусств и наук в Бостоне, в 1875 году – членом Американского философского общества в Филадельфии, а также становится почетным членом академий Нью-Йорка, Амстердама, Вены. Последующие пять лет Максвелл занимается редактированием и подготовкой к изданию двадцати пакетов манускриптов Генри Кавендиша.
В 1877 году Максвелл почувствовал первые признаки болезни, а в мае 1879 года прочел своим студентам последнюю лекцию.
Джеймс Клерк Максвелл (1831-79) — английский физик, создатель классической электродинамики, один из основоположников статистической физики, организатор и первый директор (с 1871) Кавендишской лаборатории, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света, установил первый статистический закон — закон распределения молекул по скоростям, названный его именем.
Работа содержит 1 файл
Джеймс Клерк Максвелл.doc
Министерство образования Республики Саха (Якутия)
Джеймс Клерк Максвелл
Выполнила ученица 9 класса Б:
Пуравина А. Г.
Юдицкая И. М.
Нерюнгри 2010 г.
Джеймс Клерк Максвелл (1831-79) — английский физик, создатель классической электродинамики , один из основоположников статистической физики, организатор и первый директор (с 1871) Кавендишской лаборатории, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света, установил первый статистический закон — закон распределения молекул по скоростям, названный его именем.
Развивая идеи Майкла Фарадея , создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла); ввел понятие о токе смещения, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света. Установил статистическое распределение, названное его именем. Исследовал вязкость, диффузию и теплопроводность газов. Максвелл показал, что кольца Сатурна состоят из отдельных тел. Труды по цветному зрению и колориметрии (диск Максвелла), оптике (эффект Максвелла), теории упругости (теорема Максвелла, диаграмма Максвелла — Кремоны), термодинамике, истории физики и др.
Создание Кавендишской лаборатории. Преподавательская работа
По окончании университета Джеймс Максвелл был оставлен в Кембридже для педагогической работы. В 1856 он получил место профессора Маришал-колледжа в Абердинском университете (Шотландия). В 1860 избран членом Лондонского королевского общества. В том же году переехал в Лондон, приняв предложение занять пост руководителя кафедры физики в Кинг-колледже Лондонского университета, где работал до 1865 года.
Вернувшись в 1871 в Кембриджский университет, Максвелл организовал и возглавил первую в Великобритании специально оборудованную лабораторию для физических экспериментов, известную как Кавендишская лаборатория (по имени английского ученого Генри Кавендиша). Становлению этой лаборатории, которая на рубеже 19-20 вв. превратилась в один из крупнейших центров мировой науки, Максвелл посвятил последние годы своей жизни.
Научная деятельность
Необычайно широкая сфера научных интересов Максвелла охватывала теорию электромагнитных явлений, кинетическую теорию газов, оптику, теорию упругости и многое другое. Одними из первых его работ были исследования по физиологии и физике цветного зрения и колориметрии, начатые в 1852. В 1861 Джеймс Максвелл впервые получил цветное изображение, спроецировав на экран одновременно красный, зеленый и синий диапозитивы. Этим была доказана справедливость трехкомпонентной теории зрения и намечены пути создания цветной фотографии. В работах 1857-59 Максвелл теоретически исследовал устойчивость колец Сатурна и показал, что кольца Сатурна могут быть устойчивы лишь в том случае, если состоят из не связанных между собой частиц (тел).
Создание теории электромагнитного поля
Когда Джеймс Максвелл в 1855 начал исследования электрических и магнитных явлений, многие из них уже были хорошо изучены: в частности, установлены законы взаимодействия неподвижных электрических зарядов (закон Кулона ) и токов (закон Ампера ); доказано, что магнитные взаимодействия есть взаимодействия движущихся электрических зарядов. Большинство ученых того времени считало, что взаимодействие передается мгновенно, непосредственно через пустоту (теория дальнодействия).
Решительный поворот к теории близкодействия был сделан Майклом Фарадеем в 30-е гг. 19 в. Согласно идеям Фарадея, электрический заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой, и наоборот. Взаимодействие токов осуществляется посредством магнитного поля. Распределение электрических и магнитных полей в пространстве Фарадей описывал с помощью силовых линий, которые по его представлению напоминают обычные упругие линии в гипотетической среде — мировом эфире.
Максвелл полностью воспринял идеи Фарадея о существовании электромагнитного поля, то есть о реальности процессов в пространстве возле зарядов и токов. Он считал, что тело не может действовать там, где его нет.
Первое, что сделал Д.К. Максвелл — придал идеям Фарадея строгую математическую форму, столь необходимую в физике. Выяснилось, что с введением понятия поля законы Кулона и Ампера стали выражаться наиболее полно, глубоко и изящно. В явлении электромагнитной индукции Максвелл усмотрел новое свойство полей: переменное магнитное поле порождает в пустом пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (так называемое вихревое электрическое поле).
Следующий, и последний, шаг в открытии основных свойств электромагнитного поля был сделан Максвеллом без какой-либо опоры на эксперимент. Им была высказана гениальная догадка о том, что переменное электрическое поле порождает магнитное поле, как и обычный электрический ток (гипотеза о токе смещения). К 1869 все основные закономерности поведения электромагнитного поля были установлены и сформулированы в виде системы четырех уравнений, получивших название Максвелла уравнений.
Из уравнений Максвелла следовал фундаментальный вывод: конечность скорости распространения электромагнитных взаимодействий. Это главное, что отличает теорию близкодействия от теории дальнодействия. Скорость оказалась равной скорости света в вакууме: 300000 км/с. Отсюда Максвелл сделал заключение, что свет есть форма электромагнитных волн.
Работы по молекулярно-кинетической теории газов
Чрезвычайно велика роль Джеймса Максвелла в разработке и становлении молекулярно- кинетической теории (современное название — статистическая механика). Максвелл первым высказал утверждение о статистическом характере законов природы. В 1866 им был открыт первый статистический закон — закон распределения молекул по скоростям (Максвелла распределение). Кроме того, он рассчитал значения вязкости газов в зависимости от скоростей и длины свободного пробега молекул, вывел ряд соотношений термодинамики.
Джеймс Максвелл скончался 5 ноября 1879, Кембридж. Он похоронен не в усыпальнице великих людей Англии — Вестминстерском аббатстве, — а в скромной могиле рядом с его любимой церковью в шотландской деревушке, недалеко от родового поместья. (Г. Я. Мякишев)
Читайте также: