Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова




НазваниеЛ. Р. Родкина Е. Э. Шмакова
страница7/30
Дата публикации24.04.2013
Размер1.63 Mb.
ТипДокументы
skachate.ru > Физика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   30
^

5.1. План семинарского занятия


1. Четыре вида фундаментальных взаимодействий. Скалярные и векторные поля. Поля давлений, температур и скоростей.

2. Гравитационное поле. Закон всемирного тяготения.

3. Взаимодействия: дальнодействие и близкодействие. Природа магнитного поля. Поле движущегося заряда. Магнитосфера – магнитный щит Земли.

4. Электромагнитное поле и его характеристики. Электромагнитные волны. Уравнения Максвелла. Шкала электромагнитных волн.

5. Поля ядерных сил. Различие между ядерными и дальнодействующими силами. Синтез и распад ядер, дефект масс.

7. Энергия поля. Виды энергии. Взаимодействия вещества и поля.

8. Звездная форма бытия материи.
^

5.2. Теоретическое обоснование темы


В классическом представлении различают два вида материи: вещество и поле. К первому из них относятся атомы, молекулы и все построенные из них тела, структура и форма которых весьма разнообразны. Поле – особая форма материи, иногда его называют физическим полем.

К настоящему времени известно несколько разновидностей полей: электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, а также волновые (квантовые) поля, соответствующие различным элементарным частицам.

Среди 4-х видов фундаментальных взаимодействий – гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого – электромагнитное взаимодействие занимает первое место по широте и разнообразию проявлений.

В повседневной жизни и технике мы чаще всего встречаемся с различными видами электромагнитных взаимодействий: силы упругости, трения, силы наших мышц и мышц различных животных.

Долгое время считалось, что взаимодействие между телами может осуществляться через пустое пространство, которое не принимает участия в передаче взаимодействия. Такое предположение составляет сущность концепции дальнодействия. (Механистическая картина мира – МКМ).

Со временем было доказано, что взаимодействие электрически заряженных тел осуществляется не мгновенно, и перемещение одной заряженной частицы приводит к изменению сил, действующих на другие частицы, не в тот же момент, а лишь спустя конечное время. Каждая электрически заряженная частица создает электромагнитное поле, действующее на другие заряженные частицы, то есть взаимодействие передается через «посредника» – электромагнитное поле.

Скорость распространения электромагнитного поля равна скорости света в пустоте – примерно 300 000 км/с. Это и составляет сущность новой концепции – концепции близкодействия, которая распространяется не только на электромагнитное, но и на другие виды взаимодействий. Согласно концепции близкодействия, взаимодействие между телами осуществляется посредством тех или иных полей, (например, тяготение-посредством гравитационного поля) непрерывно распределенных в пространстве (ЭМКМ).

Поле действует на тела с определенными силами. Однако не имеет смысла говорить о механических силах, действующих на поля. Поэтому с точки зрения полевого взаимодействия третий закон Ньютона может нарушаться: на тело действует сила, но нет силы противодействия, действующей на другое тело. Закон сохранения импульса, однако, остается верным, так как импульсом могут обладать не только тела, но и поля. Так при излучении тело теряет импульс, уносимый полем, при поглощении оно приобретает импульс за счет поглощенной энергии поля. Примером проявления импульса электромагнитного поля может служить давление света. Об этом будет сказано дальше.

В механике нам не придется сталкиваться с явлениями, в которых проявляются импульсы полей. Мы ограничиваемся изучением таких явлений, для которых третий закон Ньютона и закон сохранения импульса в их старом смысле выполнимы.

Математически поле определяется тем, что в каждой точке пространства, где оно имеется, задается некоторая пространственная функция: скалярная, векторная, тензорная или другая, которая в общем случае может изменяться со временем. Для большинства задач механики понятие поля – это только математическая абстракция, эффективный аппарат описания процессов. Но как будет видно из следующего содержания, в случае электромагнитных явлений поле представляет собой материальный объект, природную реальность. Это – электромагнитное поле.

В истории физики за последние 300 лет предложены, по крайней мере, четыре разные концепции «эфира»: абсолютное пространство Ньютона, светоносный эфир Гюйгенса, гравитационный эфир Эйнштейна и физический вакуум Дирака. Насколько оправдана интуиция физиков о существовании в природе особой среды – физического вакуума, покажет только будущее.

Почти столетие понадобилось для того, чтобы попытки установить количественную закономерность для электростатического взаимодействия увенчалась успехом. В 1785 г. французский физик Ш.Кулон экспериментально нашел закон, носящий его имя. После этого результаты посыпались как из рога изобилия. Открытия Х.Эрстеда в 1820 г. магнитного свойства электрического тока, определение взаимодействия токов в этом же году А. Ампером, законы Ома, Джоуля – Ленца, работы английского физика М. Фарадея, внесли важнейший вклад в появлении теории электромагнетизма.

В 60-х годах ХIХ в. английский физик Дж. Максвелл развил теорию Фарадея об электромагнитном поле и создал теорию электромагнитного поля. Начатую работу Максвелл доводил и совершенствовал в течение двадцати лет. Это была первая теория поля. Она касается только электрического и магнитного полей и весьма успешно объясняет многие электромагнитные явления. Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрического и магнитного полей. Это связано с тем, что в природе существуют электрические заряды, но нет зарядов магнитных.

В стационарном случае, когда электрическое и магнитное поля не изменяются во времени, источниками электрического поля являются заряды, а источниками магнитного – только токи проводимости. В данном случае электрическое и магнитное поля независимы друг от друга, что и позволяет изучать отдельно постоянные электрические и магнитные поля.

По существу, уравнения Максвелла содержат всего два новых штриха по сравнению с тем, что было известно до него: это представление о возникновение магнитного поля при изменениях поля электрического и запись соотношений электромагнетизма в дифференциальной форме, т.е. для бесконечно малых областей пространства и бесконечно малых промежутков времени. Но именно эти два штриха создали новую модель окружающего нас мира, включающую в себя электромагнитные процессы.

Уравнение Максвелла – наиболее общие уравнения для электрических и магнитных полей в покоящихся средах. В учении об электромагнетизме они играют такую же роль, как законы Ньютона в механике.

Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле связано с порождаемым им магнитным полем, то есть электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом. Они образуют единое электромагнитное поле.

К электромагнитному полю применим только принцип относительности Эйнштейна, так как факт распространения электромагнитных волн в вакууме во всех системах отсчета с одинаковой скоростью не совместим с принципом относительности Галилея.

Уравнения Максвелла не сразу были достойно оценены современниками, правда, это продолжалось всего около десяти лет.

До Максвелла механическая форма движения материи считалась универсальной. Бесплодные усилия многих ученых были направлены на то, чтобы вписать электромагнетизм в механическую форму движения. Сейчас этого вопроса уже нет. Максвелл прожил всего 48 лет. Полученные им научные результаты органически вошли в фундамент научно- технической революции нашего времени. Уравнения Максвелла представляют собой точную математическую модель всего электромагнетизма. Через восемь лет после смерти Максвелла в 1887 г. Г. Герц экспериментально обнаружил электромагнитные волны в Берлинском университете. Источником возмущения электромагнитного поля в опыте Герца являлись электромагнитные колебания, возникающие в вибраторе.

Теория Максвелла, являясь обобщением основных законов электрических и магнитных явлений, не только смогла объяснить уже известные к тому времени экспериментальные факты, что также является важным ее следствием, но и предсказала новые явления. Так было предсказано существование электромагнитных волн – переменного электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве с конечной скоростью.

В дальнейшем было доказано, что скорость распространения свободного электромагнитного поля (не связанного с зарядами и токами) в вакууме равна скорости света. Данный вывод и теоретическое исследование свойств электромагнитных волн привели Максвелла к созданию электромагнитной теории света, в соответствии с которой свет также представляет собой электромагнитные волны. Согласно электромагнитной теории Максвелла.

,

где с и  – соответственно скорости распространения света в вакууме и в среде с диэлектрической проницаемостью  и магнитной проницаемостью ; n – показатель преломления среды.

Данное соотношение связывает оптические, электрические и магнитные постоянные вещества. По Максвеллу,  и  – величины, не зависящие от длины волны света, поэтому электромагнитная теория не смогла объяснить явление дисперсии (зависимость показателя преломления от длины волны). Эта трудность была преодолена в конце XIX в. Х.А. Лоренцем (1853–1928), предложившим электронную теорию, согласно которой диэлектрическая проницаемость зависит от длины волны света. Теория Лоренца, основанная на предположении о колебаниях электронов внутри атома, позволила объяснить явления испускания и поглощения света веществом.

Световые волны занимают лишь небольшой интервал шкалы электромагнитных волн (табл. 1). Они охватывают диапазон от 380 до 770 нм (1нм = 10 –9 м).
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   30

Похожие:

Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconВыступление Михаила Шмакова на общественно-политическом журнале «Признание» №44-45 2007-2008
Михаил Шмаков: «Профсоюз заставляет работодателя относиться к работнику не как к винтику, а как к человеку»
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconВ. С. Барашенков, М. В. Ляблин, Н. Л. Шмакова, Я. Г. Гальперин
Сравнение групп 100 гамма-облученных, потреблявших "энерголизованную" воду мышей и 100 таких же контрольных, содержавшихся на обычной...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconЛ. А. Шмакова финансовый анализ
Рекомендовано Сибирским региональным учебно-методическим центром высшего профессионального образования в качестве учебного пособия...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconДоклад председателя фнпр м. В. Шмакова
Тем не менее, я хотел бы остановиться на нескольких наиболее существенных моментах прошедшего пятилетия. А также – зафиксировать...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconДоклад Председателя фнпр шмакова М. В. на заседании Генерального...
Сегодня мы рассматриваем один из важных вопросов нашей деятельности, по которому нам необходимо и высказать свою позицию, и принять...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconВыступление делегата профсоюзов России Михаила Шмакова на 102-й сессии...
Этот доклад посвящен столетней годовщине мот, но его идеи мобилизуют нас на практические дела уже сегодня, во имя торжества идеалов...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconДоклад Председателя фнпр м. В. Шмакова "О ходе выполнения решений...
Оду пятилетки присваивать названия. Первый год пятилетки, второй, определяющий, решающий, завершающий. В этом смысле 2013 год определяющий,...
Л. Р. Родкина Е. Э. Шмакова iconМетодические указания и задания к контрольным работам для студентов...
Финансовый анализ [Текст]: Методические указания и задания к контрольным работам для студентов специальности 080105 «Финансы и кредит»...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
skachate.ru
Главная страница