Hvad er elektricitet?

På trods af de moderne spørgsmål om elektromagnetismens ubestridelige succes, skabelsen på grundlag af områder som elektroteknik, radioteknik, elektronik, er der ingen grund til at betragte denne teori som komplet.

Den største ulempe ved den eksisterende teori om elektromagnetisme er manglen på modelkoncepter, en mangel på forståelse af essensen af ​​elektriske processer; derved den praktiske umulighed for yderligere udvikling og forbedring af teorien. Og fra teoriens begrænsninger følger også mange anvendte vanskeligheder.

Der er ingen grund til at tro, at teorien om elektromagnetisme er højden af ​​perfektion. Faktisk har teorien akkumuleret en række undladelser og direkte paradokser, som der er opfundet meget utilfredsstillende forklaringer på, eller der er overhovedet ingen sådanne forklaringer.

Hvordan kan man for eksempel forklare, at to gensidigt bevægelsesløse identiske ladninger, der formodes at blive frastøbt fra hinanden i henhold til Coulomb-loven, faktisk tiltrækkes, hvis de flytter sammen en relativt længe forladt kilde? Men de tiltrækkes, for nu er de strømme, og identiske strømme tiltrækkes, og dette er eksperimentelt bevist.

Hvorfor har den elektromagnetiske feltenergi pr. Længdeenhed på en leder med strømmen, der genererer dette magnetfelt, en tendens til uendelig, hvis returlederen flyttes væk? Ikke hele lederens energi, men præcist pr. Enhedslængde, f.eks. En meter?

Hvordan løses problemet med forplantning af elektromagnetiske bølger udsendt af en Hertz-dipol (det vil sige en dipol med klumpede parametre) placeret i et halvledende medium? På trods af udsagnets trivielle karakter blev problemet med stråling af Hertz-dipolen i et halvledende medium aldrig løst af nogen, og forsøg på at løse det var altid mislykkedes. Løsningerne skrevet i lærebøger og opslagsbøger er sammensat af to løsninger på grundlag af "sund fornuft", men opnås slet ikke som en streng løsning. Men efter at have løst dette problem, kunne man få mange særlige resultater: stråling af en dipol i et ideelt medium i fravær af aktiv ledningsevne, dæmpningen af ​​en plan bølge i en halvleder i uendelige afstande fra dipolen og et antal andre (separat, nogle af disse problemer løses separat) ).

De begrænsende problemer med udseendet af et magnetfelt i et pulserende elektrisk felt og af det elektriske potentiale induceret i et pulserende magnetfelt på en enkelt leder og mange andre er ikke løst. Metodologien for elektrodynamik er ikke altid forskellige sekvenser. F.eks. Er Maxwells statiske postulat (Gauss-sætning) placeret i lærebøgerne om de teoretiske fundamenter for elektrodynamik i afsnittet med statik, efter at have præsenteret det i en forskellig form, allerede placeret i afsnittet af dynamik, skønt den sidstnævnte form for repræsentation ikke er forskellig i fysisk essens fra den foregående. Som et resultat ignoreres forsinkelsen i værdien af ​​det elektriske potential D, når ladningerne q bevæger sig inden i det rum, der er dækket af overfladen S.

Og hvad er "vektorpotentialet"? Ikke et skalaripotentiale - er det arbejdet med at flytte en enhedsladning fra uendelig til et givet punkt i rummet, nemlig en vektor et? Hvilken fysisk betydning har det, udover det faktum, at det skal tilfredsstille visse matematiske betingelser? Hvem kan dele denne hemmelighed?

Ovenstående punkter samt nogle andre overvejelser tillader os ikke at overveje udviklingen af ​​teorien om elektromagnetisme, som enhver videnskab, fuldstændig afsluttet. Imidlertid er dens videre udvikling kun mulig på grundlag af en detaljeret kvalitativ undersøgelse af processerne, der forekommer i elektromagnetiske fænomener.Det er nyttigt at huske, at vi i dag og i mange år har brugt den teori, som John C. Maxwell fremførte i sin berømte afhandling om elektricitet og magnetisme, der blev offentliggjort i 1873.

Få mennesker ved, at Maxwell i dette værk opsummerede hans tidligere værker fra 1855-1862. I sit arbejde trækker Maxwell på det eksperimentelle arbejde fra M. Faraday, der blev udgivet i perioden 1821 til 1856. (Faraday offentliggjorde fuldstændigt sine "Eksperimentelle undersøgelser om elektricitet og magnetisme" i 1859). Til værket af V. Thomson i perioden 1848-1851, til værket af H. Helmholtz "On the Preservation of Power" i 1847, til værket af W. Rankin "Anvendt mekanik" fra 1850 og mange andre i samme tidsperiode. Maxwell postulerede aldrig noget, som nogle teoretikere kan lide at fantasere nu, alle hans konklusioner var baseret på rent mekaniske ideer om ether som en ideel usynlig og ukomprimibel væske, som Maxwell gentagne gange skriver i sine skrifter. Læseren kan gøre sig bekendt med en del af Maxwells værker, der er anført på russisk i en oversættelse af Z. A. Zeitlin (J. K. Maxwell. Valgte værker om elektromagnetisk feltteori. M., GITTL, 1952, 687 s.).

I noterne fra L. Boltzmann til Maxwells værk "På Faraday-styrkerne" (1898) bemærkes det:

"Jeg kunne sige, at Maxwells tilhængere i disse ligninger sandsynligvis ikke ændrede andet end bogstaver. Dette ville dog være for meget. Naturligvis skulle det ikke være overraskende, at der kunne tilføjes noget til disse ligninger, men meget mere hvor lidt der er tilføjet dem. "

Dette blev sagt i 1898. Og det er helt sandt nu, næsten hundrede år senere.

Faktisk stoppede teorien om elektromagnetisme i dens udvikling på niveau med Maxwell, der brugte mekaniske repræsentationer i første halvdel af 1800-tallet. Talrige lærebøger om elektroteknik, elektrodynamik og radioteknik, der optrådte i det tyvende århundrede, forbedrer (eller forværres?) Udlægningen, men ændrer ikke noget i det væsentlige. Hvad mangler der i teorien om elektromagnetisme i dag? Først og fremmest er der en mangel på forståelse for, at enhver model, inklusive modellen for elektromagnetisme udviklet af Maxwell, har begrænset karakter og derfor kan og skal forbedres. Der mangler forståelse for behovet for at vende tilbage til modellering og netop til mekanisk modellering af elektromagnetisme. Maxwell arbejdede med etherbegreberne som ideelle, dvs. usynlige og ukomprimerbare væsker. Og eteren viste sig at være gas og gas, både viskøs og komprimerbar. Dette betyder, at ideerne fra G. Helmholtz, der er brugt af Maxwell, for eksempel om at hvirvler ikke dannes og ikke forsvinder, men kun bevæger sig og deformeres, at cirkulationsproduktet langs hvirvelens tværsnitsareal forbliver konstant i hele dens længde, er langt fra altid sandt. I en ægte gas formes og forsvinder hvirvler både, og dette tages ikke højde for Maxwell. Maxwell-ligningerne afspejler ikke processen i volumen, da både den første og anden Maxwell-ligning betragter processen i planet. Det er sandt, at dette plan roterer i koordinatakse, hvilket skaber en tredimensionel effekt, men faktisk ændrer essensen ikke fra dette, planet forbliver et plan. Hvis processen blev overvejet i volumen, ville det være nødvendigt at overveje ændringen i virvelens intensitet langs dens akse, så ville processerne med hvirveldannelse og forfald af virvlerne blive dækket til en vis grad. Men det er netop det, der mangler i Maxwells ligninger. Og derfor kan de problemer, som disse spørgsmål opstår, for eksempel problemet med Hertz-dipolen i et halvledende medium, ikke grundlæggende løses ved hjælp af Maxwell-ligningerne.

Det er ikke taget højde for Maxwell, at den direkte interaktion mellem en leder og et magnetfelt i det øjeblik, lederen krydser dette felt.Faraday-loven, som er en direkte følge af den første Maxwell-ligning, er i denne forstand en beskrivende, fænomenologisk lov, en langtrækkende lov, idet området ændrer sig et sted inden i kredsløbet, og resultatet af denne ændring er EMF på kredsløbets periferi. Og i dag kendes der allerede betydelige uoverensstemmelser mellem beregninger, der er foretaget i overensstemmelse med Faradays lov og resultaterne af direkte målinger. Forskellen er i nogle tilfælde ikke en eller to procent, men flere gange!

Denne liste kan videreføres om nødvendigt.

Mindst af alle disse irettesættelser kan tilskrives J. K. Maxwell selv. Maxwells teori om elektromagnetisme viste sig at være så god, at der på grundlag heraf blev skabt et antal af de vigtigste områder i moderne videnskab, et stort antal anvendte problemer blev løst, og generationer af forskere blev bragt op. Men disse bebrejdelser er sandt i forhold til efterfølgende generationer af videnskabsmænd, der forestillede sig, at alt blev gjort af Maxwell og ikke videreudviklede Maxwells lære.

Uden at gå nærmere ind på detaljer, kan det bemærkes, at brugen af ​​forestillinger om ether som et viskos komprimerbart medium gjorde det muligt at afklare nogle repræsentationer af teorien om elektromagnetisme, især for at løse nogle af de ovenfor anførte paradokser. Bevægelige ladninger, for eksempel, selv om de forbliver stationære i forhold til hinanden, bevæger sig i forhold til ether, og det er derfor, der opstår et magnetfelt, der begynder at bringe dem sammen.

Det viste sig, at i den nærliggende zone af emitterne opstår et langsgående elektrisk felt, hvor etherhvirvler stadig dannes. I et sådant felt er vektoren for elektrisk spænding ikke placeret i retning af energibevægelsen, men langs den. Og kun i en bestemt afstand fra emitterne som et resultat af vektortilsætningen af ​​sådanne felter dannes en bølge, hvor vektoren af ​​elektrisk spænding allerede er vinkelret på retningen af ​​energiforplantning.

Det viste sig, at på grund af etherens komprimerbarhed kan magnetfeltet også komprimeres, og denne komprimering er ganske mærkbar, selv for felter oprettet af strømme i tiendedele af en ampere. En eksperimentel verifikation af den samlede nuværende lov, som, som det viste sig, aldrig er blevet verificeret af nogen på grund af dens åbenhed, og som direkte følger af den anden Maxwell-ligning, har vist, at denne lov netop overholdes ved forsvindende lave magnetiske feltintensiteter. Selv i almindelige tilfælde kan forskellene mellem de reelle feltstyrker og dem, der er beregnet i henhold til denne lov, være meget store, hvilket langt overstiger grænserne for mulige målefejl eller forsømmer kanteffekter.

Det viste sig at være muligt at beregne EMF, der opstår på en leder placeret i et pulserende magnetfelt, og eksperimenter bekræftede rigtigheden af ​​disse beregninger.

Det viste sig at være muligt at skabe begrebet "gensidig induktion af ledere", skønt der inden for elektrodynamik kun findes begrebet "gensidig induktion af kredsløb." Dette gjorde det muligt at udvikle en metode til at skabe referenceforstyrrelser i kommunikationslinjer for luftfartøjsudstyr, introducere det i den relevante GOST og med succes bruge den i praksis for at sikre støjimmunitet for luftbårne elektriske kommunikationslinjer. Og før dette ikke gik ud ...

Og dette er bare begyndelsen. Teorien om elektromagnetisme venter på dens Faraday og moderne Maxwells. Du kan ikke uendeligt udnytte autoriteten af ​​de store, men længe forsvundne forskere. Vi må arbejde selv.