Новая теория обладала величайшей предсказательной силой. Из нее естественным образом следовало, что переменные электрические поля должны сосуществовать с магнитными и волнообразно распространяться в пространстве со скоростью света. Теория предсказывала существование электромагнитных волн. Световые волны в новой теории являлись электромагнитными волнами.
Теория Максвелла предсказывала существование светового давления. Она связывала электрические и оптические свойства веществ. Из нее вытекал доступный экспериментальной проверке результат:
где показатель преломления п - оптическая характеристика вещества связан с электрической и магнитной проницаемостями г и р..
Теория Максвелла была последовательно континуальна. Электрические заряды рассматривались в ней как непрерывные функции координат или как особые точки пространства, в которых начинаются или кончаются силовые линии поля, трактовавшиеся в духе Фарадея. Теория Максвелла сыграла выдающуюся роль в развитии электромагнетизма и создании на этой основе многих прикладных областей техники - электротехники, радиотехники, электроники с многочисленными приложениями в самых различных областях естествознания. Теория оказалась столь плодотворна, что еще и сейчас, когда с момента ее создания прошло более 130 лет, мало у кого возникает сомнение в том, что она может быть хоть в чем-то некорректна. Но тем не менее необходимо помнить, что ни у одной области науки, если она остается наукой, нет конца и что всегда найдутся проблемы, которые уже созданная теория или объясняет лишь частично, или вообще не в состоянии объяснить. И в этом плане теория электромагнетизма Максвелла не является исключением.
3.2. Основные понятия теории электромагнетизма
Современная теория электромагнетизма представляет собой замкнутую и хорошо выверенную систему. Практически все ее представления и основные положения были сформулированы в XIX столетии. Ниже перечислены основные определения электричества и магнетизма в том виде, как они приняты современной наукой.
Электричество - совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Взаимодействие электрических зарядов осуществляется с помощью электромагнитного поля (в случае неподвижных зарядов - электростатического поля). Движущиеся заряды (электрический ток) наряду с электрическим возбуждают и магнитное поле, т.е. порождают электромагнитное поле, посредством которого осуществляется электромагнитное взаимодействие. Учение о магнетизме является составной частью общего учения об электричестве. Электромагнитные явления описываются классической электродинамикой, в основе которой лежат уравнения Максвелла.
Законы классической теории электричества охватывают огромную совокупность электромагнитных процессов. Среди 4 типов взаимодействий (сильных и слабых ядерных, электромагнитных, гравитационных), существующих в природе, электромагнитные взаимодействия занимают первое место по широте и разнообразию проявлений. Это связано с тем, что все тела построены из электрически заряженных частиц противоположных знаков, взаимодействия между которыми, с одной стороны, на много порядков интенсивнее гравитационных и слабых, а с другой - являются дальнодействующими в отличие от сильных ядерных взаимодействий. Строение атомных оболочек, сцепление атомов в молекулы (химические силы) и образование вещества определяются электромагнитным взаимодействием (БСЭ, 3 изд., т. 30, с. 48).
Электростатика - раздел теории электричества, в котором изучается взаимодействие неподвижных электрических зарядов.
Электродинамика - теория поведения электромагнитного поля - формы материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.
Электромагнитное поле - особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Электромагнитное поле в вакууме характеризуется вектором напряженности электрического поля Е и магнитной индукцией В, которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы.
Наряду с векторами Е и В, измеряемыми непосредственно, электромагнитное поле может характеризоваться скалярным ср и векторным А потенциалами, которые определяются неоднозначно с точностью до градиентного преобразования.
В среде электромагнитное поле характеризуется дополнительно двумя вспомогательными величинами: напряженностью магнитного поля Н и электрической индукцией D.
Поведение электромагнитного поля изучает классическая электродинамика, в произвольной среде оно описывается уравнениями Максвелла, позволяющими определить поля в зависимости от распределения зарядов и токов (Там же, с. 65).
Индукция электрическая и магнитная - физические величины, характеризующие наряду с напряженностью электрического и магнитного полей электромагнитное поле.
Электрический заряд - источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем; внутренняя характеристика элементарной частицы, определяющая ее электромагнитные взаимодействия. Электрический заряд - одно из основных понятий учения об электричестве. Вся совокупность электрических явлений есть проявление существования, движения и взаимодействия электрических зарядов. Различают два вида электрического заряда, условно называемых положительным и отрицательным, при этом одноименно заряженные тела (частицы) отталкиваются, а разноименные притягиваются (БСЭ, 3 изд. т., 30, с. 41).
Электрический ток - упорядоченное (направленное) движение электрических заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. За направление тока принимают направление положительно заряженных частиц; если ток создается отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление
7 Зак. 110
