Электромагнитное поле. Взаимосвязь электричества и магнетизма

1. Электромагнитное поле

Составитель: Журавлева Светлана,
Учитель физики МБ НОУ «Гимназия № 62», г. Новокузнецк
2015

2. 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.

3. Ханс Христиан Эрстед (1777 -1851) Профессор Копенгагенского университета

4. Опыт Эрстеда (1820)

Электрический ток оказывает
магнитное действие.
Покоящиеся заряды на
магнитную стрелку не
действуют.
Вывод:
магнитное поле порождается
движущимися зарядами.

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

6. 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.

7. Майкл Фарадей (1791 – 1867) Английский физик и химик

8. 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.

9. Итак, к середине XIX в. было известно:

1.
2.
3.
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?

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

11. Изменяющееся электрическое поле создает такое же магнитное поле, как если бы между обкладками конденсатора существовал

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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15.

Заключение
В 1864 г. Дж. Максвелл создаёт теорию электромагнитного
поля, согласно которой электрическое и магнитное поля
существуют как взаимосвязанные составляющие единого
целого — электромагнитного поля.
Эта теория с единой точки зрения объясняла результаты всех
предшествующих исследований в области электродинамики