Ano ang koryente?

Sa kabila ng hindi maiisip na mga tagumpay ng modernong teorya ng electromagnetism, ang paglikha sa batayan nito tulad ng mga direksyon tulad ng electrical engineering, radio engineering, electronics, walang dahilan upang isaalang-alang ang kumpletong teorya na ito.

Ang pangunahing disbentaha ng umiiral na teorya ng electromagnetism ay ang kakulangan ng mga konsepto ng modelo, isang kakulangan ng pag-unawa sa kakanyahan ng mga prosesong elektrikal; samakatuwid ang praktikal na imposibilidad ng karagdagang pag-unlad at pagpapabuti ng teorya. At mula sa mga limitasyon ng teorya, sinusunod din ang maraming mga kahirapan.

Walang mga batayan sa paniniwala ang teorya ng electromagnetism na maging ang taas ng pagiging perpekto. Sa katunayan, ang teorya ay naipon ang isang bilang ng mga pagtanggi at direktang mga paradoks na kung saan ang mga hindi kasiya-siyang paliwanag ay naimbento, o walang mga paliwanag na iyon.

Halimbawa, kung paano ipaliwanag na ang dalawang magkakaugnay na hindi magkakaugnay na singil, na inaakalang itatapon mula sa bawat isa ayon sa batas ng Coulomb, ay talagang nakakaakit kung sama-sama silang gumagalaw ng medyo matagal na pinagmulan? Ngunit naaakit sila, dahil ngayon ay mga alon sila, at ang magkatulad na mga alon ay naaakit, at napatunayan ito sa eksperimentong ito.

Bakit ang enerhiya ng larangan ng electromagnetic bawat yunit ng haba ng isang conductor na may kasalukuyang pagbuo ng magnetic field na ito ay may posibilidad na walang katapusan kung ang konduktor na bumalik ay inilipat? Hindi ang enerhiya ng buong conductor, ngunit tiyak sa bawat haba ng yunit, sabihin, isang metro?

Paano malulutas ang problema ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic waves na pinalabas ng isang Hertz dipole (iyon ay, isang dipole na may mga lumped na mga parameter) na inilagay sa isang semiconducting medium? Sa kabila ng hindi gaanong kalikasan ng pahayag, ang problema ng radiation ng Hertz dipole sa isang semiconducting medium ay hindi kailanman malulutas ng sinuman, at ang pagtatangka upang malutas ito ay palaging nabigo. Ang mga solusyon na nakasulat sa mga aklat-aralin at sangguniang libro ay pinagsama-sama mula sa dalawang mga solusyon batay sa "karaniwang kahulugan", ngunit hindi nakuha sa lahat bilang isang mahigpit na solusyon. Ngunit sa paglutas ng problemang ito, ang isa ay maaaring makakuha ng maraming partikular na mga resulta: ang radiation ng isang dipole sa isang perpektong daluyan sa kawalan ng aktibong kondaktibiti, ang pagpapalabas ng isang alon ng eroplano sa isang semiconductor sa walang hanggan na distansya mula sa dipole, at isang bilang ng iba pa (nang hiwalay, ang ilan sa mga problemang ito ay nalutas nang hiwalay )

Ang paglilimita ng mga problema ng paglitaw ng isang magnetic field sa isang pulsating electric field at ng de-koryenteng potensyal na sapilitan sa isang pulsating magnetic field sa isang solong conductor at marami pang iba ay hindi nalutas. Ang pamamaraan ng electrodynamics ay hindi palaging magkakaibang pagkakasunud-sunod. Halimbawa, ang static postulate (Gauss theorem) na inilagay sa mga aklat-aralin ng teoretikal na pundasyon ng electrodynamics sa seksyon ng statics, pagkatapos na ipakita ito sa isang kaugalian na form, ay inilalagay na sa seksyon ng dinamika, bagaman ang huli na anyo ng representasyon ay hindi naiiba sa pisikal na kakanyahan mula sa nauna. Bilang isang resulta, ang pagkaantala sa halaga ng mga potensyal na de-koryenteng D ay hindi pinansin kapag ang mga singil ay lumipat sa loob ng puwang na sakop ng ibabaw ng S.

At ano ang "potensyal na vector"? Hindi isang potensyal na scalar - gawa ba ito ng paglipat ng isang singil sa yunit mula sa kawalang-hanggan hanggang sa isang naibigay na punto sa espasyo, lalo, isang vector? Ano ang pisikal na kahulugan nito, bukod sa katotohanan na dapat itong masiyahan ang ilang mga kondisyon sa matematika? Sino ang maaaring magbahagi ng lihim na ito?

Ang mga punto sa itaas, pati na rin ang ilang iba pang mga pagsasaalang-alang ay hindi nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang ang pag-unlad ng teorya ng electromagnetism, tulad ng anumang agham, na kumpleto na nakumpleto. Gayunpaman, ang karagdagang ebolusyon ay posible lamang batay sa isang detalyadong pagsusuri sa husay ng mga proseso na nagaganap sa mga electromagnetic phenomena.Kapaki-pakinabang na alalahanin na ngayon at sa loob ng maraming taon ginagamit namin ang teorya na ipinakita ni John C. Maxwell sa isang pangwakas na porma sa kanyang tanyag na Treatise on Electricity and Magnetism, na nai-publish noong 1873.

Ilang mga tao ang nakakaalam na sa gawaing ito Max summarized ang kanyang mas maagang mga gawa ng 1855-1862. Sa kanyang trabaho, si Maxwell ay nakakakuha ng eksperimentong gawa ni M. Faraday, na inilathala sa panahon mula 1821 hanggang 1856. (Ganap na nai-publish ni Faraday ang kanyang "Eksperimentong Pag-aaral sa Elektrisidad at Magnetismo" noong 1859)., Sa gawain ni V. Thomson ng panahon ng 1848-1851, sa gawain ni H. Helmholtz "On the Preservation of Power" ng 1847, sa gawain ni W. Rankin "Applied Mechanics" ng 1850 at marami pang iba ng parehong tagal ng oras. Si Maxwell ay hindi kailanman nag-post ng anupaman, tulad ng kagaya ng ilang mga teorista ngayon, ang lahat ng kanyang mga konklusyon ay batay sa purong mekanikal na mga ideya tungkol sa eter bilang isang perpektong inviscid at hindi maiiwasang likido, na paulit-ulit na isinulat ni Maxwell sa kanyang mga sinulat. Maaaring masiyahin ng mambabasa ang kanyang sarili sa bahagi ng mga gawa ni Maxwell na nakasaad sa wikang Ruso sa isang salin ni Z. A. Zeitlin (J. K. Maxwell. Nahalal na gumagana sa teorya ng larangan ng elektromagnetiko. M., GITTL, 1952, 687 p.).

Sa mga tala ni L. Boltzmann sa akda ni Maxwell na "Sa linya ng puwersa ng Faraday" (1898) nabanggit:

"Masasabi ko na ang mga tagasunod ni Maxwell sa mga katumbas na ito ay marahil ay hindi nagbago ng anuman kundi mga titik. Gayunpaman, ito ay magiging labis. Siyempre, hindi dapat magtaka na maaaring madagdagan ang isang bagay sa mga equation na ito, ngunit higit pa gaano kakaunti ang naidagdag sa kanila. "

Ito ay sinabi noong 1898. At ito ay ganap na totoo ngayon, halos isang daang taon mamaya.

Sa katunayan, ang teorya ng electromagnetism ay tumigil sa pag-unlad nito sa antas ng Maxwell, na gumagamit ng mga mekanikal na representasyon sa unang kalahati ng ika-19 na siglo. Maraming mga aklat-aralin sa electrical engineering, electrodynamics, at radio engineering, na lumitaw noong ikadalawampu siglo, ay nagpapabuti (o lumala?) Ang paglalantad, ngunit hindi nagbabago ng anumang bagay sa kakanyahan. Ano ang kulang sa teorya ng electromagnetism ngayon? Una sa lahat, mayroong kakulangan ng pag-unawa na ang anumang modelo, kabilang ang modelo ng electromagnetism na binuo ni Maxwell, ay limitado sa kalikasan, at samakatuwid ay maaaring at dapat mapabuti. Mayroong isang kakulangan ng pag-unawa sa pangangailangan na bumalik sa pagmomolde at tumpak sa mekanikal na pagmomolde ng electromagnetism. Pinatatakbo ni Maxwell ang mga konsepto ng eter bilang mainam, i.e., inviscid at incompressible fluid. At ang eter ay naging gas, at gas, parehong malapot at madaling kapitan. Nangangahulugan ito na ang mga ideya ni G. Helmholtz na ginamit ni Maxwell, halimbawa, na ang mga vortice ay hindi bumubuo at hindi nawawala, ngunit lumipat lamang at nagpapahiwatig, na ang produkto ng sirkulasyon sa kahabaan ng cross-sectional area ng vortex ay nananatiling palaging sa buong haba nito, ay malayo sa laging totoo. Sa isang tunay na gas, ang mga vortice ay parehong bumubuo at nawawala, at hindi ito isinasaalang-alang ni Maxwell. Ang mga equation ng Maxwell ay hindi sumasalamin sa proseso sa dami, dahil ang una at pangalawa na mga equation ng Maxwell ay isaalang-alang ang proseso sa eroplano. Totoo, kung gayon ang eroplano na ito ay umiikot sa mga kohe ng coordinate, na lumilikha ng isang three-dimensional na epekto, ngunit sa katunayan ang kakanyahan ay hindi nagbabago mula dito, ang eroplano ay nananatiling isang eroplano. Kung ang proseso ay isinasaalang-alang sa dami, pagkatapos ay kinakailangan upang isaalang-alang ang pagbabago sa intensity ng vortex kasama ang axis nito, kung gayon ang mga proseso ng pagbuo ng vortex at pagkabulok ng mga vortice ay saklaw sa ilang saklaw. Ngunit ito ay tiyak kung ano ang nawawala sa mga equation ng Maxwell. At samakatuwid, ang mga problema kung saan ang mga katanungang ito ay lumitaw, halimbawa, ang problema ng Hertz dipole sa isang semiconducting medium, ay hindi malulutas nang panimula gamit ang mga equation ng Maxwell.

Hindi isinasaalang-alang ni Maxwell ang katotohanan ng direktang pakikipag-ugnay ng isang conductor na may isang magnetic field sa sandaling ang intersect ng intersect na patlang na ito.Ang batas ng Faraday, na isang direktang kinahinatnan ng unang equation ng Maxwell, sa diwa na ito ay isang naglalarawan, batas naomenomenolohikal, isang batas na pangmatagalan, dahil dito ang pagbabago ng patlang sa isang lugar, sa loob ng circuit, at ang resulta ng pagbabagong ito ay ang EMF sa periphery ng circuit. At ngayon, ang mga makabuluhang pagkakaiba ay kilala na sa pagitan ng mga kalkulasyon na isinagawa alinsunod sa batas ng Faraday at ang mga resulta ng direktang pagsukat. Ang pagkakaiba sa ilang mga kaso ay hindi isa o dalawang porsyento, ngunit maraming beses!

Ang listahang ito ay maaaring magpatuloy kung kinakailangan.

Marami sa lahat ng mga pagsaway na ito ay maaaring maiugnay kay J. K. Maxwell mismo. Ang teorya ng electromagnetism ng Maxwell ay naging napakahusay na sa batayan nito ang isang pinakamahalagang mga lugar ng modernong agham ay nilikha, isang malaking bilang ng mga inilapat na problema ay nalulutas, at ang mga henerasyon ng mga mananaliksik ay binubuo. Ngunit ang mga pagsaway na ito ay totoo may kaugnayan sa mga susunod na henerasyon ng mga siyentipiko na naisip na ang lahat ay nagawa ni Maxwell, at hindi pa umunlad ang mga turo ni Maxwell.

Nang hindi napunta sa mga detalye, mapapansin na ang paggamit ng mga paniwala ng eter bilang isang malapot na compressible medium na posible upang linawin ang ilang mga representasyon ng teorya ng electromagnetism, sa partikular, upang malutas ang ilan sa mga paradoks na nakalista sa itaas. Ang paglipat ng mga singil, halimbawa, kahit na sila ay nananatiling nakatigil na kamag-anak sa bawat isa, lumipat sa kamag-anak sa eter, at ito ang dahilan kung bakit lumitaw ang isang magnetic field, na nagsisimula upang dalhin silang magkasama.

Ito ay lumitaw na sa malapit na zone ng mga emitters, isang paayon na patlang ng kuryente ang bumangon kung saan nabubuo pa ang mga eter vortice. Sa ganitong larangan, ang vector ng electric tension ay matatagpuan hindi sa direksyon ng paggalaw ng enerhiya, ngunit kasama ito. At lamang sa isang tiyak na distansya mula sa mga emitters bilang isang resulta ng pagdaragdag ng vector ng naturang mga patlang, ang isang alon ay nabuo kung saan ang vector ng electric tension ay na patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng enerhiya.

Ito ay dahil sa pag-compress ng eter, ang magnetic field ay maaari ring mai-compress, at ang compression na ito ay lubos na kapansin-pansin kahit na para sa mga patlang na nilikha ng mga alon sa mga ikasampu ng isang ampere. Ang isang pang-eksperimentong pagpapatunay ng kabuuang kasalukuyang batas, na kung saan, tulad nito, ay hindi napatunayan ng sinuman dahil sa pagiging malinaw nito at na direktang sumusunod mula sa pangalawang equation ng Maxwell, ay ipinapakita na ang batas na ito ay tiyak na sinusunod lamang sa mga nawawalang mababang magnetic field intensities. Kahit na sa mga ordinaryong kaso, ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga tunay na lakas ng larangan at mga kinakalkula ayon sa batas na ito ay maaaring napakalaki, na kung saan malayo ay lumampas sa mga limitasyon ng mga posibleng pagkakamali sa pagsukat o pagpapabaya sa mga epekto sa gilid.

Ito ay posible upang makalkula ang EMF na nagmula sa isang konduktor na inilagay sa isang pulsating magnetic field, at napatunayan ng mga eksperimento ang pagiging tama ng mga kalkulasyon na ito.

Ito ay posible na lumikha ng konsepto ng "kapwa induction ng mga conductor," kahit na sa electrodynamics mayroong konsepto ng "kapwa induction ng mga circuit." Ginagawa nitong posible na makabuo ng isang pamamaraan para sa paglikha ng sanggunian ng sanggunian sa mga linya ng komunikasyon ng mga kagamitan sa sasakyang panghimpapawid na kagamitan, ipakilala ito sa may-katuturang GOST at matagumpay na gamitin ito sa pagsasagawa ng pagtiyak ng kaligtasan sa ingay ng mga naka-linya na linya ng komunikasyon sa hangin. At bago ito hindi nagawa ...

At ito lamang ang simula. Ang teorya ng electromagnetism ay naghihintay para sa Faraday at modernong Maxwells. Hindi mo maaaring mapagsamantalahan ang awtoridad ng dakila, ngunit matagal nang nawala ang mga siyentipiko. Dapat tayong magtrabaho mismo.