Электромагнитное поле. Взаимосвязь электричества и магнетизма презентация

Взаимосвязь электричества и магнетизма
Вплоть до начала XIX в. электричество и магнетизм считались не связанными друг с другом взаимодействиями.
1735 г. – в одном из научных лондонских журналов отмечалось, что в результате удара молнией в комнате были разбросаны и сильно намагничены ножи и вилки. Это свидетельствовало о магнитном воздействии электрического разряда или тока на металлические предметы.
Однако разгадка взаимосвязи электричества и магнетизма пришла лишь после того, как исследователи научились получать электрический ток.

Ханс Христиан Эрстед (1777 -1851)
Профессор Копенгагенского университета

Опыт Эрстеда (1820)
Электрический ток оказывает магнитное действие.
Покоящиеся заряды на магнитную стрелку не действуют.
Вывод:
магнитное поле порождается движущимися зарядами.

Андре Мари Ампер (1775 - 1836)
Французский физик, математик, химик

Закон Ампера (1820)
Через два месяца после открытия Эрстеда Ампер заложил новую науку – ЭЛЕКТРОДИНАМИКУ –
показав, как действует магнитное поле на проводник с током.
FA = I B Δl sinα
Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.
Гипотеза Ампера:
Магнитные свойства тела определяются замкнутыми токами внутри него.
Действуя на магнитную стрелку, магнитное поле действует на токи, циркулирующие внутри нее.

Майкл Фарадей (1791 – 1867)
Английский физик и химик

В 1831 г. Фарадей впервые наблюдал явление электромагнитной индукции
В момент замыкания и размыкания ключа, вольтметр регистрировал ток во внешней катушке.
При установлении постоянного тока во внутренней катушке индуцированный ток во второй - отсутсвовал
Вывод: только переменное магнитное поле порождает ток!
Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур.

Итак, к середине XIX в. было известно:
Электрический ток (движущиеся заряды) порождает вокруг себя магнитное поле.
Постоянное магнитное поле оказывает ориентирующее действие на проводник с током (и движущиеся заряды, соответственно)
Переменное магнитное поле способно порождать электрический ток (т.е. приводить заряженные частицы в направленное движение по средствам электрического поля)
И один шотландец задался вопросом:
если переменное магнитное поле порождает электрическое поле, то не существует ли в природе обратного процесса – не порождает ли электрическое поле, в свою очередь, магнитное?

Джеймс Клерк Максвелл (1831 -1879)
Британский физик, математик и механик.

Гипотеза Максвелла: во всех случаях, когда электрическое поле изменяется со временем, оно порождает магнитное поле.
При зарядке конденсатора в пространстве между обкладками существует изменяющееся электрическое поле.
Изменяющееся электрическое поле
создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками конденсатора существовал электрический ток.

Направление вектора магнитной индукции В:
Линии магнитной индукции порожденного магнитного поля
охватывают линии напряженности электрического поля.
при возрастании напряженности электрического поля направление вектора магнитной индукции образует правый винт с направлением вектора Е. При убывании – левый.
При изменении магнитного поля
картина аналогична.

Вывод Максвелла: поля не существуют обособленно, независимо друг от друга.
Нельзя создать переменное магнитное поле без того, чтобы одновременно в пространстве не возникло и электрическое поле. И наоборот,
Переменное электрическое поле не существует без магнитного.
Электрические и магнитные поля – проявление единого целого – ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ.
Не менее важно то обстоятельство, что электрическое поле без магнитного, и наоборот, могут существовать лишь по отношению к определенным системам отсчета.
Так, покоящийся заряд создает только электрическое поле. Но ведь заряд покоится лишь относительно определенной системы отсчета, а относительно другой он будет двигаться и, следовательно, создавать магнитное поле.

Определение в БСЭ:
Электромагнитное поле – особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.
Электромагнитное поле в вакууме характеризуется вектором напряжённости электрического поля Е и магнитной индукцией В, которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы.