eponim2008 | Что такое магнитное поле? (Reply)

Когда мы говорим о взаимодействии двух тел, воображение услужливо «подсовывает» нам метафору двух биллиардных шаров. Твердые, хорошо отполированные, они сталкиваются с легким стуком. Энергия одного шара при столкновении передается другому. Угол падения равен углу отражения! Прямиком в лузу!

На самом деле две массы «чувствуют» друг друга еще задолго до столкновения. Для двух биллиардных шаров сила такого взаимодействия на расстоянии очень мала, хотя и измерима. Но если «биллиардные шары» имеют размеры планет... Луна своим притяжением дважды за сутки поднимает водную оболочку нашей планеты, создавая приливные волны большой высоты. Солнце, находясь на расстоянии в миллионы километров, не позволяет улететь от себя в мировое пространство восьми большим планетам. А может, даже девяти, если считать «разжалованный» недавно из планет Плутон.

Подобное взаимодействие на расстоянии свойственно и электрическим зарядам, и магнитам. Магниты, вероятно, первые предметы, с помощью которых мы знакомимся с таким вот «дальнодействием». Кто в детстве не наблюдал, как зачарованный, за тем, как магнит притягивает к себе железные предметы, как вырастает у него «борода» из железных опилок, или как два магнита слипаются, если их поднести друг к другу разными «полюсами» и ни за что не хотят этого делать, если «полюса» оказываются одинаковыми. Стрелка компаса, упрямо указывающая синим концом в сторону севера, убеждала в существовании магнитного поля вообще и у Земли в частности.

Физики слово «дальнодействие» не используют, а говорят, что вокруг тела существует поле. Сначала так называли математическое понятие, позволявшее описывать распределение сил взаимодействия в пространстве. Потом оказалось, что у этого математического понятия есть физическая сущность. Поле реально существует, и, наряду с веществом, является одной из форм существования материи. Как проявляет себя конкретное поле, и каким образом через него осуществляется взаимодействие между телами – очень интересный и пока не до конца проясненный физический вопрос. Однако этот вопрос затрагивает основы нашего понимания устройства мироздания и Вселенной. Для тех, кто с недавнего времени полюбил слово Бог, скажу, что Создатель Вселенной «проживает» как раз в этой части физики, а не в храме, насколько бы роскошным этот храм не был.

Магнитное поле, возникающее при взаимодействии двух или нескольких магнитов, люди начали изучать давно. К 18-му веку многие вещи здесь прояснились. Хотя до полного понимания было далеко. (Как уже было сказано, до полного понимания того, что представляет собой магнитное поле, как и любое другое поле, в наше время тоже далековато)

Одним из интересных фактов, выясненных о магнитах к 18-му веку, был факт отсутствия «магнитного заряда». Электрические заряды могут быть двух видов. Их условно называют «положительными» и «отрицательными». Магнит – всегда диполь, то есть у любого, даже самого маленького магнитика имеются два полюса. Их условно называют «северным» и «южным». Так что полной аналогии между электрическим и магнитным полем нет, хотя такая аналогия все время напрашивается.

В 19-м веке была обнаружена связь между магнитным полем и движущимися (именно, движущимися!) электрическими зарядами, электрическим током. В 1819 году датский физик Х.К. Эрстед (1777 — 1851) обнаружил, что электрический ток, проходящий по проводу, создает вокруг этого провода магнитное поле. В 1820 году, Андре-Мари Ампер (1775 —1836) обнаружил, взаимодействие параллельных проводов, по которым протекал ток. Если ток шел по проводам в одном и том же направлении, провода друг к другу притягивались. Если токи, шедшие по проводам, были разнонаправлены, провода отталкивались друг от друга. Совсем как два магнита! Наконец, в 1831 году Майкл Фарадей (1791 — 1867) открыл электромагнитную индукцию. Фарадей обнаружил, что переменное магнитное поле порождает электрический ток.

Между 1861 и 1865 годами Джеймс Клерк Максвелл (1831 — 1879) вывел уравнения, которые объяснили все электрические и магнитные явления, наблюдавшиеся до того в классической физике. Оказалось, что электрическое и магнитное поле сосуществуют в виде электромагнитного поля. Это как бы два разных проявления одного и того же явления. Из теории Максвелла следовало также, что пространство заполнено электромагнитными волнами, и что видимый свет – это тоже электромагнитное излучение.

Впрочем, это уже совсем другая история.

Опубликовано на сайте Топавтор
topauthor