Постоянный электрический ток. Основы теории электричества

Основы теории электричества

Введение

Современная физика ставит своей задачей определить электрическую структуру всех встречающихся в природе веществ (число, расположение и характер движения входящих в состав их электрических частиц) и вывести законы физических и химических явлений из основных законов взаимодействия электрических зарядов и из законов их движения (которые в микромире носят квантовый характер). Единственное исключение нужно сделать для тех явлений, для которых имеют существенное значение силы тяготения и силы ядерные, ибо только эти силы не сводятся к взаимодействию электрических зарядов.

Первым шагом на пути к разрешению указанной задачи должно быть выяснение законов взаимодействия электрических зарядов, законов электромагнитного поля. Громадное большинство применяемых на практике способов наблюдения и измерения слишком грубы для того, чтобы с их помощью можно было обнаружить существование отдельных частиц электричества. Наименьшие электрические заряды, доступные наблюдателю с помощью этих способов, содержат в себе многие миллионы и миллиарды частиц электричества, отделённых друг от друга ничтожными расстояниями. При таком суммарном или макроскопическом изучении электрических явлений в масштабе, доступном непосредственному наблюдению, мы можем, не внося сколько-нибудь существенной ошибки в результаты рассуждений, вовсе не учитывать атомистического строения электричества и пользоваться представлением о непрерывно протяжённых электрических зарядах; иными словами, мы можем считать, что электрические заряды сплошным, непрерывным образом заполняют заряженные участки материальных тел (так называемые «объёмные заряды»). Упрощая таким образом нашу задачу, мы лишь следуем примеру механики. Ввиду того, что изучение механики весомых тел при учёте атомистической структуры вещества связано со значительными математическими трудностями, теория упругости, гидродинамика и аэродинамика оперируют с идеализированным представлением о непрерывно протяжённых материальных телах. В известных, и притом довольно широких, пределах подобная замена вполне законна, и результаты, полученные при рассмотрении непрерывных сред, оказываются применимыми к реальным телам непрерывного строения.

Следуя историческому ходу развития электродинамики, мы начнём с изложения макроскопической теории электромагнитных явлений, основанной на представлении о непрерывном распределении электрических зарядов. По накоплении известного количества сведений мы перейдём к параллельному изложению основных представлений микроскопической теории, основанной на учёте атомистического строения электричества (так называемая «электронная теория»), и покажем, что приближённые макроскопические законы суммарных явлений вытекают из более точных микроскопических законов явлений элементарных. При этом, однако, нужно иметь в виду, что сколько-нибудь полное и строгое изложение микроскопической теории неизбежно должно базироваться на квантовой теории в её современной форме.

Мы ограничимся изложением только тех вопросов микроскопической теории, которые с достаточной степенью точности могут быть рассмотрены в рамках классической (доквантовой) физики.

Ограничимся рассмотрением макроскопической теории поля с тем, чтобы на основе полученных результатов сформулировать полную систему основных положений этой теории (формулировка существенной их части содержится в так называемых уравнениях Максвелла). Эта система основных положений, или «постулатов», играет в электродинамике такую же роль, какую в классической механике играют «аксиомы» Ньютона. В частности, справедливость этих основных постулатов макроскопической электродинамики (как и справедливость аксиом Ньютона) может быть наиболее убедительным образом обоснована не индуктивным методом (на который только и можно опираться при отыскании основных закономерностей, но который, однако, не может дать совершенно строгого доказательства их справедливости), а согласием с опытом всей совокупности следствий, вытекающих из теории и охватывающих все закономерности макроскопического электромагнитного поля.

Постоянный электрический ток

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: