Люди знакомы с электрическими и магнитными явлениями еще со времен античности. Древние люди видели молнию и имели знания о магнитах, которые притягивали ряд металлов. Багдадская батарейка, придуманная 4 тысяч лет назад, считается одним свидетельств того, что люди были знакомы с электричеством. Тем не менее, до начала девятнадцатого века электричество и магнетизм рассматривались отдельно. Так кто и когда создал теорию электромагнитного поля?
Дата создания теории электромагнитного поля
Датскому физику Эрстеду удалось установить, что проводник, по которому перемещается электрический ток, провоцирует отклонение указателя магнитного компаса, расположенного около проводника. Это произошло в 1819 году. Благодаря этому был сделан вывод о том, что между магнетизмом и электричеством есть определенная взаимосвязь.
Французский ученый Ампер в 1824 году описал взаимодействие проводника тока и магнитного поля. В 1831 году английскому ученому Фарадею удалось экспериментальным путем выявить и математически описать явления электромагнитной индукции. В 1864 году Максвелл создал теорию электромагнитного поля.
Теория Максвелла
Этот ученый создал теорию, по которой электрическое и магнитное поля считаются элементами одного целого. Причем они взаимосвязаны друг с другом. Эти составляющие считаются компонентами электромагнитного поля. Учение Максвелла с общей точки зрения позволяло объяснить результаты всех предыдущих исследований в сфере электродинамики.
Помимо этого, из теории Максвелла вытекало, что любые перемены в электромагнитном поле служат порождением электромагнитных волн, которые распространялись в диэлектрической среде. Причем это происходило с конечной скоростью. На этот показатель влияет магнитная и диэлектрическая проницаемость среды.
В условиях вакуума теоретическое значение скорости было приближено к экспериментальным оценкам скорости света, которые удалось получить к тому моменту. Это давало Максвеллу возможность выдвинуть гипотезу, что свет представляет собой одно из проявлений электромагнитных волн. Через некоторое время теория ученого нашла подтверждение.
Уникальные эксперименты на пути к формированию теории
Открытие электромагнитных волн считается прекрасным примером взаимодействия между теоретическими знаниями и экспериментальными исследованиями. Он демонстрирует, как физика объединяет совершенно разнородные на первый взгляд свойства – магнетизм и электричество. В них удалось обнаружить разные стороны единого физического явления – электромагнитного взаимодействия.
С теоретической точки зрения существование электромагнитных волн предсказал Максвелл. Есть предположение, что впервые сведения об этом появились в 1862 году в работе ученого, которая называлась «О физических силовых волнах».
Исследователь с большим уважением перевел на математический язык картинки Фарадея, которые описывали магнитные и электрические явления. Также он проанализировал и упорядочил достижения других исследователей.
К сожалению, Максвелл умер слишком рано и не застал достоверное экспериментальное подтверждение своих расчетов. Опыты в сфере электромагнетизма провел Генрих Герц. Через 20 лет после создания теории Максвелла ученый выполнил серию опытов. Это позволило ему показать создание и прием электромагнитных волн.
Влияние на открытие столпов науки: Герца, Томпсона и Фарадея
Сам термин «поле» первым ввел Фарадей. Это произошло в 1845 году во время проведения исследований диамагнетизма. Именно этому ученому удалось выявить эффект слабого отталкивания магнитом определенных веществ.
Изначально Фарадей воспринимал поле только как вспомогательный термин. По сути, он считал его сеткой координат, которую образовывали магнитные силовые линии. Она применялась для обозначения характера движения тел около магнитов. К примеру, кусочки диамагнитных веществ – в частности, висмута, передвигались из зон концентрации силовых линий в область их разрежения и размещались перпендикулярно по отношению к линиям.
Чуть позже в 1851-1852 годах термин «поле» стал эпизодически применять английский физик Уильям Томсон. Он сделал это при математическом обозначении результатов ряда опытов Фарадея.
Впоследствии Генрих Рудольф Герц экспериментальным способом подтвердил электромагнитную теорию света Максвелла и привел доказательства наличия электромагнитных волн.
В 1888 году появилась работа Герца «Об электродинамических волнах в воздухе и их отражении». После ее публикации физики по всему миру начали повторять опыты Герца. Это привело к широкому распространению такого понятия, как «волны Герца».
Итоговая работа цикла «О лучах электрической силы», которая была представлена ученым в 1888 году на собрании Берлинской академии наук, стала настоящей сенсацией. Именно этот год считают датой открытия электромагнитных волн. Герцу удалось подтвердить теорию, созданную Максвеллом, экспериментальным способом.
Применение открытия в радио и телеграфии
Изобретение радио и телеграфа было бы невозможным без создания теории электромагнитного поля. В 1845 году английский ученый Майкл Фарадей сделал важное открытие, которое отразилось на дальнейшем развитии науки. Исследователю удалось установить существование электромагнитного поля.
Через 20 лет английский ученый Джеймс Максвелл разработал теорию электромагнитного поля и определил, что скорость электромагнитных волн совпадает со скоростью света. Его исследования имели большое значение для развития физики и стали основой для создания теории относительности.
Еще через 20 лет Герц сконструировал генератор и резонатор электромагнитных колебаний. Благодаря этому ему удалось показать наличие электромагнитных волн, распространяющихся в свободном пространстве. Можно сказать, что это устройство и стало прообразом радио. Однако прибор Герца был способен принимать и передавать электромагнитные сигналы на незначительном расстоянии – оно составляло не больше нескольких метров.
Радиопередачу в миллиметровом диапазоне показали в Индии. Это произошло в ноябре 1894 года – годом раньше, чем этого добился Александр Попов. Авторство индийского изобретения принадлежит ученому по имени Джагадиш Чандра Боше.
Если смотреть на ситуацию с технических позиций, Попов и Маркони не придумали ничего нового. Они только создали устройство, используя в качестве основы открытия своих предшественников. При этом следует отметить, что идея радио пришла исследователям в голову приблизительно в одинаковое время.
Интересные факты о жизни ученого
Ученым, который первым сформулировал теорию электромагнитного поля, был Максвелл. Он прожил не слишком длинную жизнь, однако успел сделать много важного.
Ниже приведены наиболее примечательные и важные факты из биографии великого ученого:
- Воспитанием мальчика занимался отец. Джеймс потерял мать в возрасте 8 лет.
- Будущий ученый увлекался музыкой. Ему нравилось петь шотландские песни, подбирая к ним на гитаре собственный аккомпанемент.
- Максвелла считают создателем теории смешения цветов. До этого ученые были уверены, что получить белый цвет можно путем смешивания синего, желтого и красного. Однако Максвелл опроверг это мнение. Опыты исследователя показали, что смешивание желтого и синего дает не зеленый, а розовый цвет. К тому же ученый доказал, что базовыми цветами являются синий, красный и зеленый.
- Первая цветная фотография была сделана Максвеллом в 1860 году.
- Исследователь в совершенстве знал много языков. Он владел латынью, итальянским, английским, греческим, французским и немецким языками.
- Ученый обладал скромным и застенчивым характером. Он предпочитал находиться в одиночестве. После развода с женой нелюдимость ученого усугубилась. Максвелл полностью отдалился от друзей.
- Джеймс Максвелл скончался в 48 лет. Причиной ранней смерти исследователя стал рак.
- В честь ученого назвали единственную составляющую планеты Венера. Ею стал горный хребет Максвелла.
Теория электромагнитного поля считается важным открытием, которая внесла существенный вклад в развитие физики. Его автором считается Максвелл. На основании исследований Фарадея английскому физику удалось сделать математическое описание теории. Дальнейшее совершенствование его разработок сделал Герц. Этот великий немецкий ученый подтвердил теорию Максвелла экспериментальным путем.
Сообщение появились сначала на .
Комментарии (0)