После того, как был открыт закон ЭМИ Фарадея, многие ученые стремились придать ему строгую форму. Но только Максвелл смог придать закону ЭМИ ясную математическую форму, которая базировалась на представлении о поле.
Каким образом рассуждал Максвелл и как он увидел в явлении электромагнитной индукции новое поистине фундаментальное свойство электромагнитного поля?
Для этого возьмем обыкновенный трансформатор(рис.4.3). Включим первичную обмотку в сеть, и мы немедленно получим ток в соседней вторичной обмотке, если только она замкнута. Электроны в проволоке обмотки начнут двигаться.
Так как на электроны не действует закон электромагнитной индукции, то напрашивается вопрос. Что заставляет электроны двигаться? Какие силы приводят их в движение?
Магнитное поле, пронизывающее катушку, действует только на движущиеся заряды, а проводник и находящиеся в нем электронами неподвижны.
В действительности дело обстоит не так уж просто. И в неподвижном проводнике электроны совершают беспорядочное движение. Но средняя скорость такого движения равна нулю, так как число электронов, движущихся в любом заданном направлении, равно в среднем числу электронов, движущихся в противоположном направлении. Соответственно ток, вызванный непосредственно магнитным полем, должен быть также равен нулю.
Также существует еще и электрическое поле, которое, собственно, как раз и имеет свойство оказывать воздействие на неподвижные заряды. Это его главное свойство. Но ведь то поле, о котором у нас шла речь (электростатическое поле), создается непосредственно электрическими зарядами, а индукционный ток появляется под действием переменного магнитного поля. Возможно, здесь замешаны какие-то новые физические поля?
Учитывая идею единства электрических и магнитных явлений, которая являются очень плодотворной остаётся предположить, что электроны ускоряются во вторичной обмотке электрическим полем и это поле порождается переменным магнитным полем непосредственно в пустом пространства. Отсюда вытекает новое фундаментальное свойство магнитного поля: изменяясь во времени, оно порождает вокруг себя электрическое поле.
Таким образом, главное - это процесс в пустом пространстве: рождение магнитным полем электрического. И не меняет сути дела наличие или отсутствие проводящего контура. Он просто является своеобразным индикатором, который за счёт имеющихся электроном регистрирует появляющееся электрическое поле. Убедиться в этом мы можем, когда каким либо образом заметим движение электронов в проводящем контуре.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что рождение электрического поля первично, а возникновение индукционного тока вторично.
Возникающее электрическое поле имеет совсем другую структуру, чем электростатическое. Его называют вихревым электрическим полем, так как его силовые линии не связаны напрямую с электрическими зарядами. Эти линии подобны силовым линиям магнитного поля, то есть являются замкнутыми.
Хотя данное поле имеет другое происхождение оно всё же электрическое, так имеет свойство воздействовать на заряды так же, как и электростатическое поле.
Раз переменное магнитное поле рождает электрическое. Возможен ли процесс, когда переменное электрическое поле порождает магнитное? Данное предположение является основой гипотезы Максвелла о так называемых токах смещения.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему