Недостатъци на общоприетата теория за електромагнетизма

Въпреки безспорните успехи на съвременната теория за електромагнетизма, създаването на нейната основа на такива направления като електротехника, радиотехника, електроника, няма причина да считаме тази теория за пълна. Основният недостатък на съществуващата теория за електромагнетизма е липсата на моделни концепции, липсата на разбиране за същността на електрическите процеси; оттук и практическата невъзможност за по-нататъшно развитие и усъвършенстване на теорията. И от ограниченията на теорията произтичат и много приложени трудности.

Няма основания да се смята, че теорията за електромагнетизма е висотата на съвършенството. Всъщност теорията е натрупала редица пропуски и преки парадокси, за които са измислени много незадоволителни обяснения или изобщо няма такива обяснения.

Например, как да се обясни, че две взаимно неподвижни еднакви заряди, които трябва да се отблъскват един от друг според кулоновския закон, всъщност са привлечени, ако се движат заедно сравнително отдавна изоставен източник? Но те са привлечени, защото сега те са токове и се привличат идентични токове и това е експериментално доказано.

Защо енергията на електромагнитното поле на единица дължина на проводника с тока, генериращ това магнитно поле, има тенденция към безкрайност, ако връщащият проводник се отдалечи? Не енергията на целия проводник, а точно на единица дължина, да речем, един метър?

Как да решим проблема с разпространението на електромагнитни вълни, излъчвани от дипол на Херц (тоест дипол с набрашнени параметри), поставен в полупроводникова среда? Въпреки тривиалния характер на твърдението, проблемът с излъчването на дипола на Херц в полупроводникова среда никога не е бил решен от никого и опитите за неговото разрешаване неизменно се провалят. Решенията, написани в учебници и справочници, са съставени от две решения въз основа на "здравия разум", но изобщо не се получават като строго решение. Но след решаването на този проблем, човек би могъл да получи много конкретни резултати: излъчване на дипол в идеална среда при липса на активна проводимост, затихване на плоска вълна в полупроводник на безкрайни разстояния от дипола и редица други (поотделно, без връзка помежду си, някои от тези проблеми са решени ).

Ограничителните проблеми на появата на магнитно поле в пулсиращо електрическо поле и на електрическия потенциал, индуциран в пулсиращо магнитно поле на един проводник, и много други не са решени. Методиката на електродинамиката не винаги е различна последователност. Например статичният постулат на Максуел (теорема на Гаус), поставен в учебниците по теоретичните основи на електродинамиката в раздела на статиката, след представянето му в диференциална форма, вече е поставен в секцията на динамиката, въпреки че последната форма на представяне не се различава по физическа същност от предходната. В резултат на това забавянето на стойността на електрическия потенциал D се игнорира, когато зарядите q се движат вътре в пространството, покрито от повърхността S.

И какъв е "векторният потенциал"? Не скаларен потенциал - това ли е работата по преместване на единичен заряд от безкрайност към дадена точка в пространството, а именно векторна? Какво физическо значение има освен факта, че трябва да отговаря на определени математически условия? Кой може да сподели тази тайна?

Горните точки, както и някои други съображения не ни позволяват да разгледаме развитието на теорията за електромагнетизма, както всяка наука, напълно завършена. По-нататъшното му развитие обаче е възможно само въз основа на подробно качествено изследване на процесите, протичащи при електромагнитни явления.Полезно е да си припомним, че днес и в продължение на много години ние използваме теорията, която Джон К. Максуел изложи в известния си Трактат за електричество и магнетизъм, публикуван през 1873 година. Малко хора знаят, че в тази работа Максуел обобщи своите по-ранни творби от 1855-1862. В своята работа Максуел опира до експерименталната творба на М. Фарадей, публикувана в периода от 1821 до 1856 година. (Фарадей публикува изцяло своите „Експериментални изследвания върху електричеството и магнетизма“ през 1859 г.)., Към творбата на В. Томсън от периода 1848-1851 г., към работата на Х. Хелмхолц „За опазването на силата“ от 1847 г., към творбата на У. Ранкин „Приложна механика“ от 1850 г. и много други от същия период. Максуел никога не е постулирал нищо, както някои теоретици обичат да фантазират сега, всичките му заключения се основават на чисто механични идеи за етера като идеална невидима и несгъваема течност, която Максуел многократно пише в своите трудове. Читателят може да се запознае с част от произведенията на Максуел, изложени на руски език от превода на З. А. Зейтлин (J. C. Maxwell. Избрани трудове по теория на електромагнитното поле. М., GITTL, 1952, 687 стр.).

В бележките на Л. Болтцман към работата на Максуел „По силите на Фарадей“ (1898 г.) се отбелязва:

"Бих могъл да кажа, че последователите на Максуел в тези уравнения вероятно не са променили нищо друго освен букви. Обаче би било твърде много. Разбира се, не бива да се изненадва, че към тези уравнения може да се добави нещо, но много повече колко малко е добавено към тях. "

Това беше казано през 1898г. И това е напълно вярно сега, почти сто години по-късно.

Всъщност теорията за електромагнетизма спря в своето развитие на нивото на Максуел, който използваше механични представи от първата половина на 19 век. Многобройните учебници по електротехника, електродинамика и радиотехника, появили се през ХХ век, подобряват (или влошават?) Представянето, но не променят нищо по същество. Какво липсва в теорията за електромагнетизма днес? На първо място, липсва разбиране, че всеки модел, включително моделът на електромагнетизма, разработен от Максуел, има ограничен характер и следователно може и трябва да бъде подобрен. Липсва разбиране за необходимостта да се върнем към моделирането и точно към механичното моделиране на електромагнетизма. Максуел оперира върху концепциите за етер като идеален, т.е. невидима и несгъстима течност. И етерът се оказа газ и газ, както вискозен, така и компресивен. Това означава, че идеите на Г. Хелмхолц, използвани от Максуел, например, че вихрите не се образуват и не изчезват, а само се движат и деформират, че продуктът на циркулация по площта на напречното сечение на вихъра остава постоянен по цялата му дължина, са далеч от винаги вярно. В истински газ вихрите се образуват и изчезват, а Максуел това не се взема предвид. Уравненията на Максуел не отразяват процеса по обем, тъй като и първото, и второто уравнение на Максуел разглеждат процеса в равнината. Вярно е, че тогава тази равнина се върти в координатните оси, което създава триизмерен ефект, но всъщност същността не се променя от това, равнината остава равнина. Ако процесът беше разгледан по обем, тогава би било необходимо да се вземе предвид промяната в интензитета на вихъра по неговата ос, тогава процесите на образуване на вихър и разпад на вихрите биха обхванали до известна степен. Но точно това липсва в уравненията на Максуел. И следователно онези проблеми, при които възникват тези въпроси, например, проблемът за дипола на Херц в полупроводникова среда, не могат да бъдат решени фундаментално с помощта на уравненията на Максуел.

Не се взема предвид от Максуел фактът на пряко взаимодействие на проводник с магнитно поле в момента, в който проводникът пресича това поле.Законът на Фарадей, който е пряка последица от първото уравнение на Максуел, в този смисъл е описателен, феноменологичен закон, закон на дълги разстояния, тъй като в него полето се променя на едно място, вътре във веригата, а резултатът от тази промяна е ЕМП по периферията на веригата. И днес вече са известни значителни разлики между изчисленията, извършени в съответствие със закона на Фарадей, и резултатите от директните измервания. Разликата в някои случаи не е един или два процента, а няколко пъти!

Този списък може да бъде продължен, ако е необходимо.

Най-малко от всички тези упреци могат да бъдат причислени към самия Дж. К. Максуел. Теорията на Максуел за електромагнетизма се оказа толкова добра, че на нейна основа бяха създадени редица най-важни области на съвременната наука, решен беше огромен брой приложни проблеми и бяха възпитани поколения изследователи. Но тези упреци са верни по отношение на следващите поколения учени, които си въобразяват, че всичко е направено от Максуел и не доразвиват ученията на Максуел. Без да навлизаме в подробности, може да се отбележи, че използването на понятия за етер като вискозна компресираща среда дава възможност да се изяснят някои представи за теорията на електромагнетизма, по-специално за разрешаване на някои от изброените по-горе парадокси. Движещите се заряди например, въпреки че остават неподвижни един спрямо друг, се движат относително към етера и затова възниква магнитно поле, което започва да ги сближава.

Оказа се, че в близката зона на излъчвателите възниква надлъжно електрическо поле, в което все още се образуват етерни вихри. В такова поле векторът на електрическото напрежение е разположен не през посоката на движение на енергия, а по протежение на него. И само на определено разстояние от излъчвателите в резултат на векторното прибавяне на такива полета се образува вълна, в която векторът на електрическото напрежение вече е перпендикулярен на посоката на разпространение на енергия.

Оказа се, че поради сгъваемостта на етера магнитното поле също може да се компресира и това компресиране е доста забележимо дори за полета, създадени от токове в десети от ампера. Експериментална проверка на общия текущ закон, който, както се оказа, никога не е проверяван от никого поради своята очевидност и който пряко следва от второто уравнение на Максуел, показа, че този закон се наблюдава точно само при изчезващи ниски интензитети на магнитното поле. Дори в обикновените случаи разликите между реалните силни полета и изчислените съгласно този закон могат да бъдат много големи, което далеч надхвърля границите на възможните грешки в измерването или пренебрегващите крайни ефекти.

Оказа се, че е възможно да се изчисли EMF, възникващ върху проводник, поставен в пулсиращо магнитно поле, и експериментите потвърждават правилността на тези изчисления.

Оказа се, че е възможно да се създаде концепцията за „взаимна индукция на проводници“, въпреки че в електродинамиката има само концепцията за „взаимна индукция на вериги“. Това даде възможност да се разработи методология за създаване на референтни смущения в комуникационните линии на летателната техника на въздухоплавателните средства, да се въведе в съответния GOST и успешно да се използва в практиката за осигуряване на шумоизолация на въздушни електрически комуникационни линии. И преди това не се получи ...

И това е само началото. Теорията за електромагнетизма чака своя Фарадей и съвременния Максвелс. Не можете безкрайно да използвате авторитета на големите, но отдавна изчезнали учени. Трябва да работим сами.