Учебник - Основы теории электричества (1238774), страница 117
Текст из файла (страница 117)
Допускалось, что силы эти могут зависеть не только от скорости, но и от ускорения зарндов, от произвопной силы тока по времени и т. и.; сущсственно лишь, чтобы силы нзаимодей»ствия однозначно определялись мгновенным значением этих физических величин. Таким образом, в теориях дальнодействия понятие поля играет роль вспомогательного понятия, к пользонанию которым, при желании, можно вовсе не прибегать. Типичными примерами закопан лальнодействия являются закон Кулона (1.3) и закон механического взаимодействия элементов тока (43.1) ~!2 2 1 22 1<(21'л12Н 43|~ пгггмеино!. эл гктРОмхгниз ИОе пОле |! Очип Ьгп|ЗКОД! Потппй и ДХ||ЬНОДГЙСТВИЯ |гл еп 2.
днако, если отвлечься от вопросов истолкования и от задачи соз- 2. О. дания наглядной картины явлений, то по фактическому содержаншо о 'е жанию отличие ~сории близкодействия от теории дальнодействия сводится, в у д тся, в сущности, к вопросу о скорости распространения электромагнитных возмущений Ц 97). Поэтому спор между ~еориями близкодействия и дальнодействия может быть разрешен (и был разрешен) лишь путем экспериментального изучения б|ыстропеременных полей, характер явлений в которых существенно . 'щественно зависит от скорости распространения электромагнитных возмущений (скорость света, скорость радиотелеграфных сип|алов и т.
п.) . Явления е вле ия же в стационарных полях, как мы неоднократно указывали, могут быть одинаково хо одинаково хорошо истолкованы с точки зрении обеих теорий. Совершенно неправильно, например, встречающееся иногда утве гд. тверждение, что теория дальнодействия не может учесть роли среды в электрома| нитных явлениях, ибо в действительности для этого вполне достаточпг постулировать наличие в молекулах среды элементарных зарядов и ток|я.
В частНи ности, вся теория диэлектриков и магнетиков, изложенная ах | в н и главах и з, может быть полностью сохранена в теории дальнодсйствия. Наконец, законы квазистауионарных токов также могут быть уложены в а. дальнодействия, ибо индукционное взаимодействие квазистзционарных токов определяется их взаимным расположением и мгновенным значением производной сизы тока по времени (см.
$78, в частности уравнение (78.3), а также вторую половину $ |97(. 3. Обратимся теперь к вопросу об электромагнитной энергии. р дразуме- В теории дальнодействня под электромагнитной энергией по аз вается, конечно, не энерп|и поля, а энергия взаимодействия заря ов токо . Э в. Этому пониманию энергии вполне соответствует форма наших авиений (!5.5) и (79.6): |аших урав- — (| эьв), |л Вопрос о локализации энергии в пространстве теряет при этом всякий смысл, ибо общая энергия слагается из отдельных членов, каждый из которых выражает энергию взаимо||гиггвин определенной пары зарядов или гоков, определяемую мгновенным состоянием этих зарядов или токов, находящихся в различных участках пространства ').
Н. апротив, в теории близкодейгтвия под электромагнитной энергией понимается энергия поля, которая считается вполне определенным образом локализованной в пространстве, Это значит, что теория вполне определенным образом отвечает на вопрос о количестве энергии, находящейся в каждом данном р|астке пространства, причем объемная плотность энергии определяется уравнением ('з|(а) (см. $ 92): аЕ ии и!— — — +— вя Еп В пределах стационарных и квазистационарных полей обе эти точки зрения одинаково хорошо согласуются с данными опыта, ибо, как мы видели, формулы ((5.5) и (79.6) в зтнх полях математически эквивалентны формуле ') В ) В часпюгп|, пчх говгтг|ннча мкр!аей заряда (или тока) покииасттн эиерпы взаимоХс|к|вих |ех з |еч|чтоп заряда (илн чюея тока), на которые л!ожет бмп, разложен данныи зари! |нлч тчх!.
|Оч. 4 |В ч К|.) (Ч!а) . Однако в быстропеременных полях эквивалентность этих формул нарушается, а факт конечной скорости электромагнитных возмущений, в связи с законом сохранения энергии, решает вопрос в пользу локализации энергии в поле. Пусть, например, в момент (е со станции А послан радиотелеграфный или световой сигнал. Это значит, что некоторое количество неэлектромагнитной энергии перешло в энергию электромагнитного излучения, Пусть станция В в момент |! восприняла этот сигнал. Это значит, что в этот момент в В выделилось некоторое количество энергии, принесенной из А электромагнитными волнами. Эта энергия могла, например, пойти на приведение в движение реле (прием радиосигнала) или на разложение бромистого серебра (прием светового сигнала на фотографическую пленку) н т.
и. Если расстояние между А и В равно к', то промежуток (! — (е между подачей и приемом сигнала должен равняться )г/с. Если длительность сигнала мала, то существовал такой промежуточный момент В ((в~у<(!), когда в В сигнал еше не был воспринят, тогда как в А процесс излучения уже закончился и все пришло в состояние, соответствующее уменьшившемуся благодаря излучению запасу энергии.
Где же в это время находилась энергия, излученная станцией А? Если мы нс хотим отказаться от принципа сохранения энергии, то на этот вопрос можно ответить только в том смысле, что значение электромагнитной энергии определяется не мгновенным распределением токов и зарядов, а состоянием поля и что отданная на станции А энергия перешла в момент (е в энергию электромагнитного поля излучения.
Энергия эта распространяется в пространстве вместе с распространением поля и лишь впоследствии, в момент !|, частично устанавливается станцией В. 4. Итак, факт конечной скорости распространения электромагнитных возмущений подтверждает предположение о локализации энергии в электромагнитном поле и доказывает несостоятельность теорий дальнодействия. Однако из этого вовсе не вытекает, что единственно правильными являются воззрения классической теории поля с ее отрицанием субстанционального существования зарядов.
Дсйствителыю, в $ 94 — 96 мы показали, что электромагнитное поле однозначно определяется распределением зарядов и токов проводимости, прн том, правда, непременном условии, что распределение это известно не только для рассматриваемого, но и для предшествующих моментов времени (запаздывак>а(ие потенциалы). На этом именно обстоятельстве и базируется современная электронная теория, являющаяся своего рода синтезом теорий дальнодействия и фарадей-максвелловской теории поля. С классическими теориими дальнодейсгвия ее роднит признание первичной физической реальности электрической субстанции.
Заряд не есть просто термин, характеризукзщий некоторые специфические особенности поля в данной точке пространства, напротив, поле может возбуждаться только зарядами и их движением. Наиболее ярким выражением родственных теориям дальнодействия представлений о субстанциональности электричества является характерный для электронной теории постулат об агомисгическом строении электричества, совершенно чуждый последовательной фарадей-максвелловской концепции. С точки зрения электронной теории, первичный смысл понятия поля сводится к тому, что с помощью этого понятия облегчается изучение основного вопроса о силах, действующих на заряды; изучение поли есть лишь промежуточный этап решения задачи о взаимодействии заряд| и.
С другой стороны, электронная теория воспри- 132 пспамнннОГ элактРОмлгнптнОк НОле 1гл. чп гллпл шц 1 дЕ„4п . го( Н с Пс с (!(ч Е,, == 4пр„, с!(ч Нн:== О, (! Н).2) го1Е + — - — — '-'- =О, 1 сдВЧ с ьц нила из фарадей-максвелловской теории поли принцип конечности скорости распространения полн (т. е.
распространения взаимодействии зарядов). Поэтому, с точки зрения электронной теории, можно говорить лишь о своего рода запаздывающе»л дальнодейстпцц зарядов и токов (запаздывающие потенциалы), а не о дальнодействии мгновенном, как это предполагалось теориями прошлого века. Впрочем, о запаздываюгцем дальнодействии в применении к электронной теории можно говорить лишь весьма условно. Электронная теория ие только сохраняет для вакуума систему уравнений Максвелла, удовлетворяющих принципу близкодействия, но и считает эти уравнения для вакуума (дополненные членами, учитывакпцими плотность зарядов и токов, создаваемую элементарными электрическими зарядами) справедливыми также и для »ликроскопическоао поля в произвольной среде. Из всех уравнений поля вытекает принцип конечности скорости распространения поля, из которою, как мы видели, в свою очередь следует, что носителем электромагнитной энергии является электромагнитное поле.
Из того же принципа, как легко показать, вытекает также, что поле является носителем не только определенной энергии, но и определенного количества движения, или импульса, о котором шла речь в $103- — 10б. Таким образом, и в электронной теории понятие поля нз ранга понятия вспомогательного (облегчающего решение задачи о взаимодействии зарядов) в конечном счете возводится в ранг обьективной реальности (носителя энергии и импульса). ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В МЕДЛЕННО ДВИЖУЩИХСЯ СРЕДАХ $110. Дифференциальные уравнения поля в движущихся средах 1. В предыдущей главе (как, впрочем, и и большей части всей вообще книги) мы ограничились рассмотрением электромагнитного ноля в тех случаях, когда все находящиеся в поле тсла неподвижны.
Таким образол5 результаты главы 011, строго говоря, неприменимы ни к явлениям в динамо- машинах и электромоторах, в которых имеются вращающиеся части, пн к отражению света от движущегося зеркала, пи к целсму ряду других важных явлений и процессов. Правда, сущность процессов, прои< ходяп:их, например, в »лекс(ломоторе, может быть понята на основе фактов, изложенных в главе Ъ'1, Однако развитие последовательной теории электромагнгп ных явлений в движущихся средах нвляется. конечно, совсрп1сшпл необходимым Последовательная теория этих явлений может оснопьлваться толы о на эйнгптейиовской теории отнсхите.плшсти. Мы, однако, пс будем предполагать, что читатель обладает дос~агочпым знакомством с этой теорией, а потому ограничимси рассмотрением только медленно движущпжя сред.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
