Теория электромагнетизма Максвелла»

Каждая наука является зданием, воздвигнутым ценою бесчисленных усилий многих поколений исследователей, писал в своей книге "Путь теоретической физики от Ньютона до Шрёдингера" австрийский физик Ганс Тирринг. В среднем вклад каждого - это лишь крохотный камушек для строительства целого. Но иногда приходит человек, который возводит целый этаж или сносит часть здания и строит ее заново. Во главе исследователей, которые, подобно архитекторам, решающим образом участвовали в перестройке фундамента физики нашего времени и заново возвели отдельные "этажи" здания, стоит Джеймс Клерк Максвелл, один из гениальнейших мыслителей в истории развития физики до Эйнштейна, охвативший в своих исследованиях физику во всех ее разделах. Заслуги Максвелла как исследователя относятся к областям физиологического учения о цвете, кинетической теории теплоты и электромагнитной теории света. Одновременно с Гельмгольцем Максвелл исследовал законы цветового зрения. Как предшественник австрийца Больцмана и американца Гиббса, он обосновал статистическое понимание кинетической теории газа.

---

Сколько времени займёт заказать отчет по учебной практике в Тюмени ? Считанные минуты с сервисом Work5.

---

Его величайшей заслугой, однако является математическая разработка нового учения о магнетизме, электричестве и свете. Его достижения, по словам Планка, должны быть отнесены к "величайшим, изумительнейшим подвигам человеческого духа". Теория электромагнитного поля Дж. Максвелла не сразу завоевала признание и оставалась для подавляющего большинства физиков конца XIX в., по выражению Больцмана, «книгой за семью печатями». Потребовалась длительная и напряженная работа знаменитых ученых всего мира, чтобы система новых принципов, заложенная Максвеллом в его знаменитом «Трактате об электричестве и магнетизме» [3], стала прочным фундаментом науки. В первой половине XX в. теория Максвелла прочно утвердилась в электромагнетизме, ее положения легли в основу широко известных монографий и учебников по физике. Однако некоторые понятия и интерпретации этой теории до сих пор не однозначны. Наиболее важные из них: положение о том, что меняющееся магнитное поле служит источником, т. е. индуцирует электрическое поле, а также концепция близкодействия электромагнитных взаимодействий. Актуальность работы заключается в том, что уравнения Максвелла охватывают и описывают все известные нам электромагнитные явления. Область их применения не ограничивается даже любыми мыслимыми электромагнитными явлениями, протекающими в конкретных локальных условиях. Теория Максвелла предсказала совершенно новый эффект, наблюдавшийся в свободном от материальных тел пространстве, - электромагнитное излучение. Это, безусловно, уникальное достижение, венчающее торжество теории Максвелла. Цель данной работы: рассмотреть теорию электрических и магнитных явлений на основе уравнений Максвелла Задачи:  ознакомиться с научными достижения Дж. К. Максвелла;  изучить основные положения теории Максвелла;  изучить роль тока смещения;  определить значение граничных условий при решении уравнении. Предмет исследования: взаимосвязь электрического и магнитного поля. Объект исследования: явление электромагнетизма. Структура курсовой работы представлена введением двумя главами, заключением, списком использованной литературы.

Планк говорил о том, что имя Максвелла "блещет на вратах классической физики". Максвелл действительно был блистательным явлением среди физиков нового времени. Своими научными трудами, особенно великолепной системой формул электродинамики, он заложил важнейшие основы физики атомного века. Его теория электричества и света настолько опередила свое время и была так закончена, что полвека спустя Эйнштейн мог почти без изменений включить ее в свою теорию относительности Известность Максвелла как ученого первоначально основывалась на математическом обосновании кинетической теории газа, пока его электромагнитная теория света не начала своего победного шествия по миру. Многие физики, например Джеймс Джонс, даже считали, что самым великим достижением Максвелла было исследование движения молекул газа. Свобода мышления, характерная для всего его творчества, проявилась здесь особенно плодотворно. Больцман, который наряду с Максвеллом глубочайшим образом вникал в анализ движения молекул, сравнил максвелловскую кинетическую теорию газов с музыкальной драмой Уравнения Максвелла – это вершина человеческой мысли в построении естественно - научной теории, это ориентир, к которому стремятся в попытках окончательного научного осмысления некоторого круга явлений все физики-теоретики, понимая, что именно в таком виде должна быть оформлена окончательно разработанная научная теория. Собственно Максвелл получил воплощение идеи математически строгой непротиворечивости, достаточности и полноты для системы электромагнитных уравнений. Теперь для решения любой задачи электромагнетизма необходимо лишь выяснить известные экспериментальные параметры, подставить их в систему Максвелла, а анализ всех возможных технических и научных следствий становится делом математической техники. Все уравнения в системе Максвелла нашли другие ученые-экспериментаторы и теоретики. Но именно Максвелл проанализировал и отобрал в систему некоторые из множества уравнений электричества, магнетизма уравнения электромагнитной связи и показал, что, добавив в выделенные им уравнения идею тока смещения, можно получить такую систему уравнений, которая была бы достаточна для решения любой задачи электромагнетизма. Теория Максвелла объяснила все известные в то время экспериментальные факты и предсказала ряд новых явлений. Основным следствием теории Максвелла был вывод о существовании электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света, а теоретическое исследование свойств этих волн привело Максвелла к созданию электромагнитной теории света. Надо сказать, что никто этих волн до Максвелла не видел, никто даже не подозревал, что такие волны могут существовать. Но лишь через двадцать лет после того, как это предсказание было сделано, их наконец-то экспериментально обнаружили, что явилось настоящим триумфом этой теории.

1. Андреева, Е. Г. Расчет стационарных магнитных полей и характеристик электротехнических устройств с помощью программного пакета ANSYS / Е. Г. Андреева, С. П. Шамец, Д. В. Колмогоров // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. – 2005. – № 1. – С. 39. 2. Афанасьев, Н. Т. Электродинамика на физическом факультете классического университета: от бакалавров до исследователей / Н. Т. Афанасьев, Б. В. Мангазеев // Современные проблемы профессионального образования: опыт и пути решения: материалы Первой всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Иркутск, 26–28 апреля 2016 года. – Иркутск: Иркутский государственный университет путей сообщения, 2016. – С. 64-69. 3. Кураев, А. А. Электродинамика и распространение радиоволн : учеб. пособие / А. А. Кураев, Т. Л. Попкова, А. К. Синицын. – М. : ИНФРА-М, 2013. – 424 c. 4. Будагян, И. Ф. Электродинамика : учеб. пособие / И. Ф. Будагян, А. С. Сигов, В. Ф. Дубровин. – М. : Альфа-М, 2013. – 304 c. 5. Баскаков, С. И. Электродинамика и распространение радиоволн / С. И. Баскаков. – М. : Либроком, 2021. – 416 c. 6. Нефедов, Е. И. Техническая электродинамика : учеб. пособие / Е. И. Нефедов. – М. : Academia, 2008. – 410 c. 7. Муромцев, Д. Ю. Электродинамика и распространение радиоволн : учеб. пособие / Д. Ю. Муромцев, Ю. Т. Зырянов. – СПб. : Лань, 2014. – 448 c. 8. Смирнов Ю.Г. Об эквивалентности электромагнитной задачи дифракции не неоднородном ограниченном диэлектрическом теле объемному сингулярному интегро-дифференциальному уравнению // Журнал вычисл. матем. и матем. физ. 2016. Т. 56. № 9. С. 1657–1666. 9. Смирнов Ю.Г., Цупак А.А. О существовании и единственности классического решения задачи дифракции электромагнитной волны на неоднородном диэлектрическом теле без потерь // Журнал вычисл. матем. и матем. физ. 2017. Т. 57. № 4. С. 702–709. 10. Мах Э. Механика: Историко-критический очерк ее развития. – Ижевск, 2000. – С. 199. 11. Максвелл Дж.К. Трактат об электричестве и магнетизме. – М.: Наука, 1989. – Т. 1. – С. 31. 12. Ньютон И. Математические начала натуральной философии. – М.: Наука, 1989. – С. 37. 13. Юндин, М. А. Электродинамика и распространение радиоволн : учеб. пособие / М. А. Юндин, А. М. Королев. – СПб. : Лань, 2014. – 448 c. 14. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике : пер. с англ. / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. – М. : Либроком, 2016. – Т. 6 : Электродинамика. – 352 c. 15. Математические и физические основы электроэнергетики / Н. И. Цыгулев, В. К. Хлебников, В. А. Шелест, Л. В. Бабина. – Ростов-на-Дону : Донской государственный технический университет, 2019. – 92 с.