-->
|
|
|
Ãëàâà 14. Ýëåêòðîñòàòèêà § 88. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå êàêîé òåîðèè — äàëüíîäåéñòâèÿ èëè áëèçêîäåéñòâèÿ — áîëåå ïîëíî âûðàæàåòñÿ èäåÿ ìàòåðèàëüíîé ñâÿçè ÿâëåíèé è îáúåêòîâ? Ïîñëå äëèòåëüíîé áîðüáû òåîðèÿ áëèçêîäåéñòâèÿ îäåðæàëà îêîí÷àòåëüíóþ ïîáåäó. Ðàññêàæåì êðàòêî, êàê ýòî ïðîèçîøëî, à òàêæå íàïîìíèì, ÷òî òàêîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå.
Èäåè Ôàðàäåÿ. Ðåøèòåëüíûé ïîâîðîò ê ïðåäñòàâëåíèþ î áëèçêîäåéñòâèè áûë ñäåëàí âåëèêèì àíãëèéñêèì ó÷¸íûì Ìàéêëîì Ôàðàäååì, à îêîí÷àòåëüíî çàâåðø¸í àíãëèéñêèì ó÷¸íûì Äæåéìñîì Ìàêñâåëëîì. Ïî òåîðèè äàëüíîäåéñòâèÿ îäèí çàðÿä íåïîñðåäñòâåííî ÷óâñòâóåò ïðèñóòñòâèå äðóãîãî. Ïðè ïåðåìåùåíèè îäíîãî èç çàðÿäîâ, íàïðèìåð À (ðèñ. 14.8), ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà äðóãîé çàðÿä — Â, ìãíîâåííî èçìåíÿåò ñâî¸ çíà÷åíèå. Ïðè÷¸ì íè ñ ñàìèì çàðÿäîì Â, íè ñ îêðóæàþùèì åãî ïðîñòðàíñòâîì íèêàêèõ èçìåíåíèé íå ïðîèñõîäèò.
Ïîëå îäíîãî çàðÿäà äåéñòâóåò íà äðóãîé çàðÿä, è íàîáîðîò. Ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò çàðÿäà ïîëå îñëàáåâàåò. Ïåðâîíà÷àëüíî ýòà èäåÿ âûðàæàëà ëèøü óâåðåííîñòü Ôàðàäåÿ â òîì, ÷òî äåéñòâèå îäíîãî òåëà íà äðóãîå ÷åðåç ïóñòîòó íåâîçìîæíî.
Ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé. Îñíîâûâàÿñü íà èäåÿõ Ôàðàäåÿ, Ìàêñâåëë ñóìåë òåîðåòè÷åñêè äîêàçàòü, ÷òî
Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî åñëè ñëåãêà ïåðåäâèíóòü çàðÿä À (ñì. ðèñ. 14.8), òî ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà çàðÿä Â, èçìåíèòñÿ, íî íå â òî æå ìãíîâåíèå, à ëèøü ñïóñòÿ íåêîòîðîå âðåìÿ:
ãäå À — ðàññòîÿíèå ìåæäó çàðÿäàìè, àñ — ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé, êîòîðàÿ ðàâíà ñêîðîñòè ñâåòà â âàêóóìå, ò. å. ïðèìåðíî 300 000 êì/ñ. Ïðè ïåðåìåùåíèè çàðÿäà À ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âîêðóã çàðÿäà  èçìåíèòñÿ ñïóñòÿ âðåìÿ t. Çíà÷èò, ìåæäó çàðÿäàìè â âàêóóìå ïðîèñõîäèò êàêîé-òî ïðîöåññ, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó íèìè ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ñ êîíå÷íîé ñêîðîñòüþ. Ïðàâäà, ýêñïåðèìåíò ïî ïðîâåðêå ðàâåíñòâà (14.6) ïðè ïåðåìåùåíèè çàðÿäîâ òðóäíî îñóùåñòâèòü èç-çà áîëüøîãî çíà÷åíèÿ ñêîðîñòè ñ. Íî â ýòîì ñåé÷àñ, ïîñëå èçîáðåòåíèÿ ðàäèî, íåò íóæäû, ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå îáíàðóæèâàåò ñåáÿ êàê íå÷òî ðåàëüíî ñóùåñòâóþùåå.
×òî òàêîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå? Ìû çíàåì, ÷òî ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ñóùåñòâóåò ðåàëüíî: åãî ñâîéñòâà ìîæíî èññëåäîâàòü îïûòíûì ïóò¸ì. Íî ìû íå ìîæåì ñêàçàòü, èç ÷åãî ýòî ïîëå ñîñòîèò. Çäåñü ìû äîõîäèì äî ãðàíèöû òîãî, ÷òî èçâåñòíî íàóêå. Äîì ñîñòîèò èç êèðïè÷åé, ïëèò è äðóãèõ ìàòåðèàëîâ, êîòîðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, ñîñòîÿò èç ìîëåêóë, ìîëåêóëû — èç àòîìîâ, àòîìû — èç ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö. Áîëåå æå ïðîñòûõ îáðàçîâàíèé, ÷åì ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû, ìû íå çíàåì. Òàê æå îáñòîèò äåëî è ñ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì: íè÷åãî áîëåå ïðîñòîãî, ÷åì ïîëå, ìû íå çíàåì. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå — ýòî îñîáîå ñîñòîÿíèå ìàòåðèè, êîòîðîå íåëüçÿ îáíàðóæèòü íàøèìè îðãàíàìè ÷óâñòâ. Åãî ìîæíî îáíàðóæèòü, ëèøü ïîìåùàÿ â íåãî ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû. Ïðè èçó÷åíèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ìû ñòàëêèâàåìñÿ ñ îñîáûì âèäîì ìàòåðèè, äâèæåíèå êîòîðîé íå ïîä÷èíÿåòñÿ çàêîíàì ìåõàíèêè Íüþòîíà. Ñ îòêðûòèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ âïåðâûå çà âñþ èñòîðèþ íàóêè ïîÿâèëàñü ãëóáîêàÿ èäåÿ:
Ïî äåéñòâèþ íà çàðÿä óñòàíàâëèâàþò ôàêò ñóùåñòâîâàíèÿ ïîëÿ, ðàñïðåäåëåíèå åãî â ïðîñòðàíñòâå, èçó÷àþò âñå åãî õàðàêòåðèñòèêè.
Îíî íå ìåíÿåòñÿ ñî âðåìåíåì. Ýëåêòðîñòàòè÷åñêîå ïîëå ñîçäà¸òñÿ òîëüêî ýëåêòðè÷åñêèìè çàðÿäàìè. Îíî ñóùåñòâóåò â ïðîñòðàíñòâå, îêðóæàþùåì ýòè çàðÿäû, è íåðàçðûâíî ñ íèìè ñâÿçàíî.
Ìíîãèå ñâîéñòâà ñòàòè÷åñêèõ è ïåðåìåííûõ ïîëåé ñîâïàäàþò. Îäíàêî èìåþòñÿ ìåæäó íèìè è ñóùåñòâåííûå ðàçëè÷èÿ. Ãîâîðÿ î ñâîéñòâàõ ïîëÿ, ìû áóäåì íàçûâàòü ýòî ïîëå ïðîñòî ýëåêòðè÷åñêèì, åñëè äàííîå ñâîéñòâî â ðàâíîé ìåðå ïðèñóùå êàê ñòàòè÷åñêèì, òàê è ïåðåìåííûì ïîëÿì.
Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó 1.  ÷¸ì ñîñòîèò îòëè÷èå òåîðèè áëèçêîäåéñòâèÿ îò òåîðèè äåéñòâèÿ íà ðàññòîÿíèè? 2. Êàêîâû îñíîâíûå ñâîéñòâà ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ? 3. Êàêóþ òåîðèþ ïîäòâåðæäàåò ñóùåñòâîâàíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ?
|
|
|