Какие выводы максвелла попытался оспорить генрих герц кратко

Обновлено: 07.07.2024

Электромагнитные волны (ЭМВ) – это электромагнитное поле, которое распространяется с разной скоростью в зависимости от среды. Скорость распространения таких волн в вакуумном пространстве равна световой скорости. ЭМВ могут отражаться, преломляться, подвергаться дифракции, интерференции, дисперсии и др.

Электромагнитные волны

Электрический заряд приводится в колебания по линии подобно пружинному маятнику с очень высокой скоростью. В это время электрическое поле вокруг заряда начинает меняться с периодичностью, равной периодичности колебаний этого заряда. Непостоянное электрическое поле обусловит появление непостоянного магнитного поля. Оно в свое время породит меняющееся c определенными периодами электрическое поле на большей дистанции от электрического заряда. Описанный процесс будет происходить еще не один раз.

В итоге появляется целая система непостоянных электрических и магнитных полей около электрического заряда. Они оцепляют все большие площади пространства вокруг до определенного предела. Это и есть электромагнитная волна, которая распределяется от заряда во все стороны. В каждой отдельно взятой точке пространства оба поля изменяются с разными временными периодами. До точки, расположенной близко к заряду, колебания полей добираются быстро. До более отдаленной точки – позднее.

Необходимым условием для появления электромагнитных волн является ускорение электро-заряда. Его скорость должна изменяться со временем. Чем выше ускорение движущегося заряда, тем более сильное излучение имеют ЭМВ.

Электромагнитные волны излучаются поперечно – вектор напряженности электрического поля занимает место под 90 градусов к вектору индукции магнитного поля. Оба эти вектора идут под 90 градусов к направлению ЭМВ.

О факте наличия электромагнитных волн писал еще Майкл Фарадей в 1832 году, но теорию электромагнитных волн вывел Джеймс Максвелл в 1865 году. Обнаружив, что скорость распространения электромагнитных волн равняется известной в те времена световой скорости, Максвелл выдвинул обоснованное предположение о том, что свет – это не что иное, как электромагнитная волна.

Однако опытным путем подтвердить правильность максвелловской теории удалось лишь в 1888 году. Один немецкий физик не поверил Максвеллу и решил опровергнуть его теорию. Однако проведя экспериментальные исследования, он только подтвердил их существование и опытным путем доказал, что ЭМВ и вправду есть. Благодаря своим работам по исследованию поведения электромагнитных волн, он прославился на весь мир. Его звали Генрих Рудольф Герц.

Опыты Герца

Высокочастотные колебания, которые существенно превышают частоту тока в наших розетках, возможно произвести с помощью катушки индуктивности и конденсатора. Частота колебаний будет увеличиваться при уменьшении индуктивности и емкости контура.

Правда, не все колебательные контуры позволяют извлечь волны, которые можно легко обнаружить. В закрытых колебательных контурах происходит обмен энергией между емкостью и индуктивностью, а количество энергии, которое уходит в окружающую среду для создания электромагнитных волн слишком мало.

Как увеличить интенсивность электромагнитных волн, чтобы появилась возможность их детектировать? Для этого нужно увеличить расстояние между обкладками конденсатора. А сами обкладки уменьшить в размере. Потом еще раз увеличить и еще раз уменьшить. До тех пор, пока мы не придем к прямому проводу, только немного необычному. У него есть одна особенность – нулевая сила тока на концах и максимальная в середине. Это называется открытый колебательный контур.

Вот как работает прибор Герца. Индукционная катушка создает очень высокое напряжение и выдает разноименные заряды шарам. Через некий отрезок времени в зазоре между стержнями возникает электрическая искра. Она снижает сопротивление воздуха между стержнями и в контуре появляются затухающие колебания высокой частоты. А, так как, вибратор у нас является открытым колебательным контуром он начинает излучать при этом ЭМВ.

С помощью подручных средств, а именно, листа железа и призмы, сделанной из асфальта, этому невероятно находчивому экспериментатору удалось вычислить длины распространяемых волн, а также скорость, с которой они распространяются. Он также обнаружил, что эти волны ведут себя точно так же, как и остальные, а значит могут отражаться, преломляться, быть подвержены дифракции и интерференции.

Применение

Исследования Герца привлекли внимание физиков по всему миру. Мысли о том, где можно применить ЭМВ возникали у ученых то тут, то там.

Радиосвязь – способ передачи данных путем излучения электромагнитных волн частотой от 3×104 до 3×1011 Герц.

В нашей стране родоначальником радиопередачи электромагнитных волн стал Александр Попов. Сначала он повторял опыты Герца, а затем воспроизводил опыты Лоджа и построил собственную модификацию первого в истории радиоприемника Лоджа. Главное отличие приемника Попова заключается в том, что он создал устройство с обратной связью.

В приемнике Лоджа использовалась стеклянная трубка с опилками из металла, которые меняли свою проводимость под действием электромагнитной волны. Однако он срабатывал лишь раз, а, чтобы зафиксировать еще один сигнал, трубку надо было встряхнуть.

В приборе Попова волна, достигая трубки включала реле, по которому срабатывал звонок и приводилось в работу устройство, ударявшее молоточком по трубке. Оно встряхивало металлические опилки и тем самым давало возможность зафиксировать новый сигнал.

В 1906 году был изобретен триод и уже через 7 лет был создан первый ламповый генератор незатухающих колебаний. Благодаря этим изобретениям стала возможна передача коротких и более длинных импульсов ЭМВ, а также изобретение телеграфов и радиотелефонов.

Звуковые колебания, которые передаются в трубку телефона перестраиваются в электрический заряд той же формы посредством микрофона. Однако звуковая волна – это всегда волна низкочастотная, чтобы электромагнитные волны в достаточной степени сильно излучалась у нее должна быть высокая частота колебания. Изобретатели решили эту проблему очень просто.

Высокочастотные волны, которые вырабатываются генератором, применяются для передачи, а низкочастотные звуковые волны применяются для модуляции высокочастотных волн. Другими словами, звуковые волны изменяют некоторые характеристики высокочастотных волн.

Итак, это были первые приборы, сконструированные на принципах электромагнитного излучения.

А вот где электромагнитные волны можно встретить сейчас:

• Мобильная связь, Wi-Fi, телевидение, пульты ДУ, СВЧ-печи, радары и др.
• ИК приборы ночного видения.
• Детекторы фальшивых денег.
• Рентгеновские аппараты, медицина.
• Гамма-телескопы в космических обсерваториях.

Как видно, гениальный ум Максвелла и необычайная изобретательность и работоспособность Герца дали начало целому ряду приборов и бытовых вещей, которые сегодня являются неотъемлемой частью нашей жизни. Электромагнитные волны делятся по диапазону частот, правда, весьма условно.

В следующей таблице вы можете видеть классификацию электромагнитного излучения по диапазону частот.

Электромагнитные колебания, возникающие в колебательном контуре, по теории Максвелла могут распространяться в пространстве. В своих работах он показал, что эти волны распространяются со скоростью света в 300 000 км/с. Однако очень многие ученые пытались опровергнуть работу Максвелла, одним из них был Генрих Герц. Он скептически относился к работам Максвелла и попытался провести эксперимент по опровержению распространения электромагнитного поля.

Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле называется электромагнитной волной.

В электромагнитном поле магнитная индукция и напряженность электрического поля располагаются взаимно перпендикулярно, и из теории Максвелла следовало, что плоскость расположения магнитной индукции и напряженности находится под углом 90 0 к направлению распространения электромагнитной волны (Рис. 1).

Рис. 1. Плоскости расположения магнитной индукции и напряженности (Источник)

Эти выводы и попытался оспорить Генрих Герц. В своих опытах он попытался создать устройство для изучения электромагнитной волны. Для того чтобы получить излучатель электромагнитных волн, Генрих Герц построил так называемый вибратор Герца, сейчас мы называем его передающей антенной (Рис. 2).

Рис. 2. Вибратор Герца (Источник)

Рассмотрим, как Генрих Герц получил свой излучатель или передающую антенну.

Рис. 3.Закрытый колебательный контур Герца (Источник)

Имея в наличии закрытый колебательный контур (Рис. 3), Герц стал разводить обкладки конденсатора в разные стороны и, в конце концов, обкладки расположились под углом 180 0 , при этом получилось, что если в этом колебательном контуре происходили колебания, то они обволакивали этот открытый колебательный контур со всех сторон. В результате этого изменяющееся электрическое поле создавало переменное магнитное, а переменное магнитное создавало электрическое и так далее. Этот процесс и стали называть электромагнитной волной (Рис. 4).

Рис. 4. Излучение электромагнитной волны (Источник)

Если к открытому колебательному контуру подключить источник напряжения, то между минусом и плюсом будет проскакивать искра, что как раз и есть ускоренно движущийся заряд. Вокруг этого заряда, движущегося с ускорением, образуется переменное магнитное поле, которое создает переменное вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь, создает переменное магнитное, и так далее. Таким образом, по предположению Генриха Герца будет происходить излучение электромагнитных волн. Целью эксперимента Герца было пронаблюдать взаимодействие и распространение электромагнитных волн.

Для принятия электромагнитных волн Герцу пришлось сделать резонатор (Рис. 5).

Рис. 5. Резонатор Герца (Источник)

Это колебательный контур, который представлял собой разрезанный замкнутый проводник, снабженный двумя шариками, и эти шарики располагались относительно

друг от друга на небольшом расстоянии. Между двумя шариками резонатора проскакивала искра почти в тот же самый момент, когда проскакивала искра в излучатель (Рис. 6).

Рисунок 6. Излучение и прием электромагнитной волны (Источник)

Налицо было излучение электромагнитной волны и, соответственно, прием этой волны резонатором, который использовался как приемник.

Из этого опыта следовало, что электромагнитные волны есть, они распространяются, соответственно, переносят энергию, могут создавать электрический ток в замкнутом контуре, который находится на достаточно большом расстоянии от излучателя электромагнитной волны.

В опытах Герца расстояние между открытым колебательным контуром и резонатором составляло около трех метров. Этого было достаточно, чтобы выяснить, что электромагнитная волна может распространяться в пространстве. В дальнейшем Герц проводил свои эксперименты и выяснил, как распространяется электромагнитная волна, что некоторые материалы могут препятствовать распространению, например материалы, которые проводят электрический ток, не давали проходить электромагнитной волне. Материалы, которые не проводят электрический ток, давали электромагнитной волне пройти.

Социальное обеспечение и социальная защита в РФ: Понятие социального обеспечения тесно увязывается с понятием .

Элек­тро­маг­нит­ные ко­ле­ба­ния, воз­ни­ка­ю­щие в ко­ле­ба­тель­ном кон­ту­ре, по тео­рии Макс­вел­ла могут рас­про­стра­нять­ся в про­стран­стве. В своих ра­бо­тах он по­ка­зал, что эти волны рас­про­стра­ня­ют­ся со ско­ро­стью света в 300 000 км/с. Од­на­ко очень мно­гие уче­ные пы­та­лись опро­верг­нуть ра­бо­ту Макс­вел­ла, одним из них был Ген­рих Герц. Он скеп­ти­че­ски от­но­сил­ся к ра­бо­там Макс­вел­ла и по­пы­тал­ся про­ве­сти экс­пе­ри­мент по опро­вер­же­нию рас­про­стра­не­ния элек­тро­маг­нит­но­го поля.

Рас­про­стра­ня­ю­ще­е­ся в про­стран­стве элек­тро­маг­нит­ное поле на­зы­ва­ет­ся элек­тро­маг­нит­ной вол­ной.

В элек­тро­маг­нит­ном поле маг­нит­ная ин­дук­ция и на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля рас­по­ла­га­ют­ся вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­но, и из тео­рии Макс­вел­ла сле­до­ва­ло, что плос­кость рас­по­ло­же­ния маг­нит­ной ин­дук­ции и на­пря­жен­но­сти на­хо­дит­ся под углом 900 к на­прав­ле­нию рас­про­стра­не­ния элек­тро­маг­нит­ной волны (Рис. 1).

Рис. 1. Плос­ко­сти рас­по­ло­же­ния маг­нит­ной ин­дук­ции и на­пря­жен­но­сти

Эти вы­во­ды и по­пы­тал­ся оспо­рить Ген­рих Герц. В своих опы­тах он по­пы­тал­ся со­здать устрой­ство для изу­че­ния элек­тро­маг­нит­ной волны. Для того чтобы по­лу­чить из­лу­ча­тель элек­тро­маг­нит­ных волн, Ген­рих Герц по­стро­ил так на­зы­ва­е­мый виб­ра­тор Герца, сей­час мы на­зы­ва­ем его пе­ре­да­ю­щей ан­тен­ной (Рис. 2).

Рис. 2. Виб­ра­тор Герца

Рас­смот­рим, как Ген­рих Герц по­лу­чил свой из­лу­ча­тель или пе­ре­да­ю­щую ан­тен­ну.

Рис. 3.За­кры­тый ко­ле­ба­тель­ный кон­тур Герца

Имея в на­ли­чии за­кры­тый ко­ле­ба­тель­ный кон­тур (Рис. 3), Герц стал раз­во­дить об­клад­ки кон­ден­са­то­ра в раз­ные сто­ро­ны и, в конце кон­цов, об­клад­ки рас­по­ло­жи­лись под углом 1800, при этом по­лу­чи­лось, что если в этом ко­ле­ба­тель­ном кон­ту­ре про­ис­хо­ди­ли ко­ле­ба­ния, то они об­во­ла­ки­ва­ли этот от­кры­тый ко­ле­ба­тель­ный кон­тур со всех сто­рон. В ре­зуль­та­те этого из­ме­ня­ю­ще­е­ся элек­три­че­ское поле со­зда­ва­ло пе­ре­мен­ное маг­нит­ное, а пе­ре­мен­ное маг­нит­ное со­зда­ва­ло элек­три­че­ское и так далее. Этот про­цесс и стали на­зы­вать элек­тро­маг­нит­ной вол­ной (Рис. 4).

Рис. 4. Из­лу­че­ние элек­тро­маг­нит­ной волны

Если к от­кры­то­му ко­ле­ба­тель­но­му кон­ту­ру под­клю­чить ис­точ­ник на­пря­же­ния, то между ми­ну­сом и плю­сом будет про­ска­ки­вать искра, что как раз и есть уско­рен­но дви­жу­щий­ся заряд. Во­круг этого за­ря­да, дви­жу­ще­го­ся с уско­ре­ни­ем, об­ра­зу­ет­ся пе­ре­мен­ное маг­нит­ное поле, ко­то­рое со­зда­ет пе­ре­мен­ное вих­ре­вое элек­три­че­ское поле, ко­то­рое, в свою оче­редь, со­зда­ет пе­ре­мен­ное маг­нит­ное, и так далее. Таким об­ра­зом, по пред­по­ло­же­нию Ген­ри­ха Герца будет про­ис­хо­дить из­лу­че­ние элек­тро­маг­нит­ных волн. Целью экс­пе­ри­мен­та Герца было про­на­блю­дать вза­и­мо­дей­ствие и рас­про­стра­не­ние элек­тро­маг­нит­ных волн.

Для при­ня­тия элек­тро­маг­нит­ных волн Герцу при­ш­лось сде­лать ре­зо­на­тор (Рис. 5).

Рис. 5. Ре­зо­на­тор Герца

Это ко­ле­ба­тель­ный кон­тур, ко­то­рый пред­став­лял собой раз­ре­зан­ный за­мкну­тый про­вод­ник, снаб­жен­ный двумя ша­ри­ка­ми, и эти ша­ри­ки рас­по­ла­га­лись от­но­си­тель­но

друг от друга на неболь­шом рас­сто­я­нии. Между двумя ша­ри­ка­ми ре­зо­на­то­ра про­ска­ки­ва­ла искра почти в тот же самый мо­мент, когда про­ска­ки­ва­ла искра в из­лу­ча­тель (Рис. 6).

Ри­су­нок 6. Из­лу­че­ние и прием элек­тро­маг­нит­ной волны

На­ли­цо было из­лу­че­ние элек­тро­маг­нит­ной волны и, со­от­вет­ствен­но, прием этой волны ре­зо­на­то­ром, ко­то­рый ис­поль­зо­вал­ся как при­ем­ник.

Из этого опыта сле­до­ва­ло, что элек­тро­маг­нит­ные волны есть, они рас­про­стра­ня­ют­ся, со­от­вет­ствен­но, пе­ре­но­сят энер­гию, могут со­зда­вать элек­три­че­ский ток в за­мкну­том кон­ту­ре, ко­то­рый на­хо­дит­ся на до­ста­точ­но боль­шом рас­сто­я­нии от из­лу­ча­те­ля элек­тро­маг­нит­ной волны.

В опы­тах Герца рас­сто­я­ние между от­кры­тым ко­ле­ба­тель­ным кон­ту­ром и ре­зо­на­то­ром со­став­ля­ло около трех мет­ров. Этого было до­ста­точ­но, чтобы вы­яс­нить, что элек­тро­маг­нит­ная волна может рас­про­стра­нять­ся в про­стран­стве. В даль­ней­шем Герц про­во­дил свои экс­пе­ри­мен­ты и вы­яс­нил, как рас­про­стра­ня­ет­ся элек­тро­маг­нит­ная волна, что неко­то­рые ма­те­ри­а­лы могут пре­пят­ство­вать рас­про­стра­не­нию, на­при­мер ма­те­ри­а­лы, ко­то­рые про­во­дят элек­три­че­ский ток, не да­ва­ли про­хо­дить элек­тро­маг­нит­ной волне. Ма­те­ри­а­лы, ко­то­рые не про­во­дят элек­три­че­ский ток, да­ва­ли элек­тро­маг­нит­ной волне прой­ти.

Изобретение радио А.Поповым

Дело в том, что к этому вре­ме­ни те­ле­граф (про­вод­ная связь) и те­ле­фон уже су­ще­ство­ва­ли, су­ще­ство­ва­ла и аз­бу­ка Морзе, с по­мо­щью ко­то­рой со­труд­ник По­по­ва пе­ре­да­вал точки и тире, ко­то­рые на доске перед ко­мис­си­ей за­пи­сы­ва­лись и рас­шиф­ро­вы­ва­лись. Радио По­по­ва, ко­неч­но, не по­хо­же на со­вре­мен­ные при­ем­ни­ки, ко­то­ры­ми мы поль­зу­ем­ся (Рис. 7).

Рис. 7. Ра­дио­при­ем­ник По­по­ва

Пер­вые ис­сле­до­ва­ния по при­е­му элек­тро­маг­нит­ных волн Попов про­во­дил не с из­лу­ча­те­ля­ми элек­тро­маг­нит­ных волн, а с гро­зой, при­ни­мая сиг­на­лы мол­ний, и свой при­ем­ник он на­звал гро­зо­от­мет­чик (Рис. 8).

Рис. 8. Гро­зо­от­мет­чик По­по­ва

К за­слу­гам По­по­ва от­но­сит­ся воз­мож­ность со­зда­ния при­ем­ной ан­тен­ны, имен­но он по­ка­зал необ­хо­ди­мость со­зда­ния спе­ци­аль­ной длин­ной ан­тен­ны, ко­то­рая могла бы при­ни­мать до­ста­точ­но боль­шое ко­ли­че­ство энер­гии от элек­тро­маг­нит­ной волны, чтобы в этой ан­тенне ин­ду­ци­ро­вал­ся элек­три­че­ский пе­ре­мен­ный ток.

Рас­смот­рим, из каких же ча­стей со­сто­ял при­ем­ник По­по­ва. Ос­нов­ной ча­стью при­ем­ни­ка был ко­ге­рер (стек­лян­ная труб­ка, за­пол­нен­ная ме­тал­ли­че­ски­ми опил­ка­ми (Рис. 9)).

Такое со­сто­я­ние же­лез­ных опи­лок об­ла­да­ет боль­шим элек­три­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем, в таком со­сто­я­нии ко­ге­рер элек­три­че­ско­го тока не про­пус­кал, но, сто­и­ло про­ско­чить неболь­шой ис­кор­ке через ко­ге­рер (для этого там на­хо­ди­лись два кон­так­та, ко­то­рые были раз­де­ле­ны), и опил­ки спе­ка­лись и со­про­тив­ле­ние ко­ге­ре­ра умень­ша­лось в сотни раз.

Сле­ду­ю­щая часть при­ем­ни­ка По­по­ва – элек­три­че­ский зво­нок (Рис. 10).

Рис. 10. Элек­три­че­ский зво­нок в при­ем­ни­ке По­по­ва

Имен­но элек­три­че­ский зво­нок опо­ве­щал о при­е­ме элек­тро­маг­нит­ной волны. Кроме элек­три­че­ско­го звон­ка в при­ем­ни­ке По­по­ва был ис­точ­ник по­сто­ян­но­го тока – ба­та­рея (Рис. 7), ко­то­рая обес­пе­чи­ва­ла ра­бо­ту всего при­ем­ни­ка. И, ко­неч­но же, при­ем­ная ан­тен­на, ко­то­рую Попов под­ни­мал на воз­душ­ных шарах (Рис. 11).

Рис. 11. При­ем­ная ан­тен­на

Ра­бо­та при­ем­ни­ка за­клю­ча­лась в сле­ду­ю­щем: ба­та­рея со­зда­ва­ла элек­три­че­ский ток в цепи, в ко­то­рую был вклю­чен ко­ге­рер и зво­нок. Элек­три­че­ский зво­нок не мог зве­неть, так как ко­ге­рер об­ла­дал боль­шим элек­три­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем, ток не про­хо­дил, и необ­хо­ди­мо было по­до­брать нуж­ное со­про­тив­ле­ние. Когда на при­ем­ную ан­тен­ну по­па­да­ла элек­тро­маг­нит­ная волна, в ней ин­ду­ци­ро­вал­ся элек­три­че­ский ток, элек­три­че­ский ток от ан­тен­ны и ис­точ­ни­ка пи­та­ния вме­сте был до­ста­точ­но боль­шим – в этот мо­мент про­ска­ки­ва­ла искра, опил­ки ко­ге­ре­ра спе­ка­лись, и по при­бо­ру про­хо­дил элек­три­че­ский ток. Зво­нок на­чи­нал зве­неть (Рис. 12).

Рис. 12. Прин­цип ра­бо­ты при­ем­ни­ка По­по­ва

В при­ем­ни­ке По­по­ва кроме звон­ка был удар­ный ме­ха­низм, вы­пол­нен­ный таким об­ра­зом, что уда­рял од­но­вре­мен­но по зво­ноч­ку и ко­ге­ре­ру, тем самым встря­хи­вая ко­ге­рер. Когда элек­тро­маг­нит­ная волна при­хо­ди­ла, зво­нок зве­нел, ко­ге­рер встря­хи­вал­ся – опил­ки рас­сы­па­лись, и в этот мо­мент вновь со­про­тив­ле­ние уве­ли­чи­ва­лось, элек­три­че­ский ток пе­ре­ста­вал про­те­кать по ко­ге­ре­ру. Зво­нок пе­ре­ста­вал зве­неть до сле­ду­ю­ще­го при­е­ма элек­тро­маг­нит­ной волны. Таким об­ра­зом и ра­бо­тал при­ем­ник По­по­ва.

Попов ука­зы­вал на сле­ду­ю­щее: при­ем­ник может ра­бо­тать до­ста­точ­но хо­ро­шо и на боль­ших рас­сто­я­ни­ях, но для этого необ­хо­ди­мо со­здать очень хо­ро­ший из­лу­ча­тель элек­тро­маг­нит­ных волн – в этом была про­бле­ма того вре­ме­ни.

Пер­вая пе­ре­да­ча при­бо­ром По­по­ва со­сто­я­лась на рас­сто­я­нии 25 мет­ров, и бук­валь­но за несколь­ко лет рас­сто­я­ние уже со­став­ля­ло более 50 ки­ло­мет­ров. Се­год­ня при по­мо­щи ра­дио­волн мы можем пе­ре­да­вать ин­фор­ма­цию по всему зем­но­му шару.

Для приема излучаемых волн, Герц использовал резонатор, представляющий собой проволочное незамкнутое кольцо диаметром 70 см, с латунными шариками на концах (такими же, как и у "передатчика"). Изменяя размеры и положение резонатора, Герц настраивал его на частоту колебаний вибратора. В результате, между шариками приемника проскакивали искры в тот же самый момент, когда они появлялись шариками вибратора. Искры были очень слабые, поэтому наблюдать за ними приходилось в темноте.

Благодаря своим опытам Герц пришёл к следующим выводам:
1. Волны Максвелла "синхронны" (справедливость теории Максвелла, что скорость распространения радиоволн равна скорости света).
2. Можно передавать энергию электрического и магнитного поля без проводов.

Электромагнитная сила – теории Максвелла и эксперименты Герца. Читайте историю исследования магнитного поля, уравнения Максвелла, электромагнитные волны.

Максвелл спрогнозировал электромагнитную силу, а Герц подтвердил ее экспериментально.

Задача обучения

• Выяснить, какие предположения Максвелла доказал Герц.

Основные пункты

• Максвелл считал, что между электрическими и магнитными силами есть связь.
• Из уравнений Максвелла видно, что световые волны обладают одинаковой структурой и не зависят от длины волны или частоты.
• Герц подтвердил уравнение Максвелла экспериментально.

Термины

• Электродвижущая сила (ЭДС) – созданное батареей или магнитной силой напряжение, соответствующее закону Фарадея.
• Магнитное поле – магнитная сила с полюсами, окружающая магнит или электрический ток.
• Электрическое поле – участок пространства вокруг заряженной частички или между напряжениями.

Прогнозы Максвелла и подтверждение Герца

Джеймс Максвелл тщательно изучал работы Эрстеда, Кулона, Гаусса и Фарадея. На основе всей информации он вывел полноценную теорию о том, что электрические и магнитные силы не выступают отдельными явлениями, а являются разными формами одного – магнитной силы. В 1865 году он продемонстрировал это на 4 уравнениях, утверждавших:

• Электрические линии поля появляются на положительных зарядах и исчезают на отрицательных, а электрическое поле – сила на единицу заряда. Сила связана с постоянной ε₀ (разрешающая способность свободного пространства).
• Линии магнитного поля не прерываются и не обладают концом или началом. Магнитных монополей нет.
• Переменное магнитное поле индуцирует ЭДС и электрическое поле. Направленность ЭДС будет противостоять изменению.
• Магнитные поля генерируются перемещением зарядов или переменой в электрическом поле.

Его уравнения говорили, что все световые волны обладают единой структурой, на которую не влияют длина волны или частота. Также отсюда выходит, что существуют радио- и рентгеновские волны, которые тогда еще не были выявлены.

Доказательство уравнений Максвелла

Казалось, что эти уравнения точные и простые, но их все равно было сложно доказать. Дело в том, что перемена электрического поля влечет за собою относительно слабые магнитные поля, которые нельзя определить в гипотезе Максвелла.

Все изменилось в 1888 году, когда Генрих Герц взялся за свои эксперименты. Ему удалось создать в лабораторных условиях определенные разновидности электромагнитных волн. В итоге, он не только доказал их существование, но и подтвердил, что они перемещаются со скоростью света.

Герц основывался на системе RLC (резистор-индуктор-конденсатор), резонирующей на известной частоте. Она подключена к петле провода. На зазоре петли возникали высокие напряжения и создавали наблюдаемые искры, что помогло сгенерировать электромагнитные волны. Кроме того, Герц подключил петлю к еще одной системе RLC, которую настроил на ту же резонансную частоту.

Предсказанная Максвеллом и подтвержденная Герцем электромагнитная волна

Читайте также:

  
• Как сохранить витамины при приготовлении овощных блюд в условиях термической обработки пищи кратко
  
• Зачем нужна школа если можно учиться дома
  
• Вычислительные сети как распределенные системы кратко
  
• Кто не является представителем институциональной школы
  
• Деловая беседа как основная форма деловой коммуникации кратко