Desvantagens da teoria geralmente aceita do eletromagnetismo

Apesar dos incontestáveis ​​sucessos da moderna teoria do eletromagnetismo, da criação em áreas como engenharia elétrica, engenharia de rádio, eletrônica, não há razão para considerar essa teoria completa. A principal desvantagem da teoria existente do eletromagnetismo é a falta de conceitos de modelo, a falta de entendimento da essência dos processos elétricos; daí a impossibilidade prática de maior desenvolvimento e aprimoramento da teoria. E das limitações da teoria, muitas dificuldades aplicadas também se seguem.

Não há motivos para acreditar que a teoria do eletromagnetismo seja o auge da perfeição. De fato, a teoria acumulou uma série de omissões e paradoxos diretos para os quais foram inventadas explicações muito insatisfatórias, ou essas não existem.

Por exemplo, como explicar que duas cargas idênticas mutuamente imóveis, que deveriam ser repelidas uma pela outra de acordo com a lei de Coulomb, são realmente atraídas se elas se juntam em uma fonte relativamente abandonada? Mas eles são atraídos, porque agora são correntes e correntes idênticas são atraídas, e isso foi provado experimentalmente.

Por que a energia do campo eletromagnético por unidade de comprimento do condutor com a corrente gerando esse campo magnético tende ao infinito se o condutor de retorno é afastado? Não é a energia de todo o condutor, mas precisamente por unidade de comprimento, digamos, um metro?

Como resolver o problema de propagação de ondas eletromagnéticas emitidas por um dipolo de Hertz (isto é, um dipolo com parâmetros agrupados) colocado em um meio semicondutor? Apesar da natureza trivial da declaração, o problema da radiação do dipolo de Hertz em um meio semicondutor nunca foi resolvido por ninguém e as tentativas de resolvê-lo sempre falharam. As soluções escritas nos livros didáticos e nos livros de referência são compiladas a partir de duas soluções com base no "senso comum", mas não são obtidas de maneira alguma como uma solução estrita. Mas, tendo resolvido esse problema, é possível obter muitos resultados particulares: a radiação de um dipolo em um meio ideal na ausência de condutividade ativa, a atenuação de uma onda plana em um semicondutor a distâncias infinitas do dipolo e vários outros (separadamente, alguns desses problemas são resolvidos separadamente). )

Os problemas limitantes da aparência de um campo magnético em um campo elétrico pulsante e do potencial elétrico induzido em um campo magnético pulsante em um único condutor e muitos outros não foram resolvidos. A metodologia da eletrodinâmica nem sempre é uma sequência diferente. Por exemplo, o postulado estático de Maxwell (teorema de Gauss) colocado nos livros didáticos dos fundamentos teóricos da eletrodinâmica na seção estática, depois de apresentá-lo de forma diferencial, já está colocado na seção dinâmica, embora a última forma de representação não seja diferente em essência física da anterior. Como resultado, o atraso no valor do potencial elétrico D é ignorado quando as cargas q se movem dentro do espaço coberto pela superfície S.

E qual é o "potencial vetorial"? Não é um potencial escalar - é o trabalho de mover uma carga unitária do infinito para um determinado ponto no espaço, a saber, um vetor? Que significado físico ele tem além do fato de que ele deve satisfazer certas condições matemáticas? Quem pode compartilhar esse segredo?

Os pontos acima, bem como algumas outras considerações, não nos permitem considerar o desenvolvimento da teoria do eletromagnetismo, como qualquer ciência, completamente concluída. Entretanto, sua evolução adicional é possível apenas com base em um exame qualitativo detalhado dos processos que ocorrem nos fenômenos eletromagnéticos.É útil lembrar que hoje e há muitos anos usamos a teoria que John C. Maxwell apresentou em seu famoso Tratado sobre eletricidade e magnetismo, publicado em 1873. Poucas pessoas sabem que neste trabalho Maxwell resumiu seus trabalhos anteriores de 1855-1862. Em seu trabalho, Maxwell baseia-se no trabalho experimental de M. Faraday, publicado no período de 1821 a 1856. (Faraday publicou completamente seus "Estudos Experimentais sobre Eletricidade e Magnetismo" em 1859)., Para o trabalho de V. Thomson do período de 1848-1851, para o trabalho de H. Helmholtz "Sobre a Preservação do Poder" de 1847, para o trabalho de W. Rankin "Mecânica Aplicada" de 1850 e muitos outros do mesmo período. Maxwell nunca postulou nada, como alguns teóricos gostam de fantasiar agora, todas as suas conclusões foram baseadas em idéias puramente mecânicas sobre o éter como um fluido inviscível e incompressível ideal, que Maxwell escreve repetidamente em seus escritos. O leitor pode familiarizar-se com parte das obras de Maxwell estabelecidas em russo pela tradução de Z. A. Zeitlin (J. C. Maxwell. Trabalhos eleitos sobre a teoria do campo eletromagnético. M., GITTL, 1952, 687 pp.).

Nas notas de L. Boltzmann ao trabalho de Maxwell "On the Faraday lines of force" (1898), observa-se:

"Eu poderia dizer que os seguidores de Maxwell nessas equações provavelmente não mudaram nada além de letras. No entanto, seria demais. É claro que não deveria surpreender que algo pudesse ser adicionado a essas equações, mas muito mais quão pouco foi adicionado a eles. "

Isto foi dito em 1898. E isso é completamente verdade agora, quase cem anos depois.

De fato, a teoria do eletromagnetismo parou no seu desenvolvimento no nível de Maxwell, que usou representações mecânicas da primeira metade do século XIX. Inúmeros livros sobre engenharia elétrica, eletrodinâmica e engenharia de rádio, que apareceram no século XX, melhoram (ou pioram?) A exposição, mas não mudam nada em essência. O que falta hoje na teoria do eletromagnetismo? Antes de tudo, existe uma falta de entendimento de que qualquer modelo, incluindo o modelo de eletromagnetismo desenvolvido por Maxwell, é de natureza limitada e, portanto, pode e deve ser aprimorado. Existe uma falta de entendimento da necessidade de retornar à modelagem e precisamente à modelagem mecânica do eletromagnetismo. Maxwell operou nos conceitos de éter como ideal, isto é, fluido inviscível e incompressível. E o éter acabou sendo gás, e gás, tanto viscoso quanto compressível. Isso significa que as idéias de G. Helmholtz usadas por Maxwell, por exemplo, de que os vórtices não se formam e não desaparecem, mas apenas se movem e se deformam, que o produto da circulação ao longo da área da seção transversal do vórtice permanece constante por todo o seu comprimento, está longe de ser sempre verdade. Em um gás real, os vórtices se formam e desaparecem, e isso não é levado em consideração por Maxwell. As equações de Maxwell não refletem o processo em volume, pois a primeira e a segunda equações de Maxwell consideram o processo no plano. É verdade que esse plano gira nos eixos de coordenadas, o que cria um efeito tridimensional, mas, na verdade, a essência não muda com isso, o plano permanece um plano. Se o processo fosse considerado em volume, seria necessário considerar a mudança na intensidade do vórtice ao longo de seu eixo; então, os processos de formação e decaimento dos vórtices seriam cobertos até certo ponto. Mas é exatamente isso que falta nas equações de Maxwell. E, portanto, os problemas em que essas questões surgem, por exemplo, o problema do dipolo de Hertz em um meio semicondutor, não podem ser fundamentalmente resolvidos usando as equações de Maxwell.

Maxwell não leva em consideração o fato da interação direta de um condutor com um campo magnético no momento em que o condutor cruza esse campo.A lei de Faraday, que é uma conseqüência direta da primeira equação de Maxwell, nesse sentido, é uma lei descritiva e fenomenológica, uma lei de longo alcance, pois nela o campo muda em um só lugar, dentro do circuito, e o resultado dessa mudança é a EMF na periferia do circuito. Hoje, já são conhecidas diferenças significativas entre os cálculos realizados de acordo com a lei de Faraday e os resultados de medições diretas. A diferença em alguns casos não é de um ou dois por cento, mas várias vezes!

Esta lista pode ser continuada, se necessário.

Menos de todas essas censuras pode ser atribuída ao próprio J. K. Maxwell. A teoria do eletromagnetismo de Maxwell acabou sendo tão boa que, com base em várias das áreas mais importantes da ciência moderna, foram criadas, um grande número de problemas aplicados foi resolvido e gerações de pesquisadores foram criadas. Mas essas críticas são verdadeiras em relação às gerações subseqüentes de cientistas que imaginaram que tudo foi feito por Maxwell e não desenvolveram mais os ensinamentos de Maxwell. Sem entrar em detalhes, pode-se notar que o uso de noções de éter como um meio compressível viscoso tornou possível esclarecer algumas representações da teoria do eletromagnetismo, em particular, resolver alguns dos paradoxos listados acima. As cargas móveis, por exemplo, embora permaneçam estacionárias uma em relação à outra, se movem em relação ao éter, e é por isso que um campo magnético surge, que começa a juntá-las.

Verificou-se que, na zona próxima dos emissores, surge um campo elétrico longitudinal no qual os vórtices etéreos ainda estão sendo formados. Nesse campo, o vetor de tensão elétrica está localizado não na direção do movimento da energia, mas ao longo dele. E somente a uma certa distância dos emissores, como resultado da adição de vetores desses campos, é formada uma onda na qual o vetor de tensão elétrica já é perpendicular à direção da propagação de energia.

Descobriu-se que, devido à compressibilidade do éter, o campo magnético também pode ser comprimido, e essa compressão é bastante perceptível mesmo para campos criados por correntes em décimos de ampere. Uma verificação experimental da lei total atual, que, como se viu, nunca foi verificada por ninguém por causa de sua obviedade e que segue diretamente da segunda equação de Maxwell, mostrou que essa lei é observada com precisão apenas em intensidades de campo magnético extremamente baixas. Mesmo em casos comuns, as diferenças entre as forças reais do campo e as calculadas de acordo com esta lei podem ser muito grandes, o que excede em muito os limites de possíveis erros de medição ou negligência dos efeitos de borda.

Acabou sendo possível calcular a EMF resultante de um condutor colocado em um campo magnético pulsante, e experimentos confirmaram a exatidão desses cálculos.

Acabou sendo possível criar o conceito de "indução mútua de condutores", embora na eletrodinâmica exista apenas o conceito de "indução mútua de circuitos". Isso possibilitou o desenvolvimento de uma metodologia para a criação de interferências de referência nas linhas de comunicação dos equipamentos aviônicos de aeronaves, a introdução no GOST relevante e a utilização bem-sucedida na prática de garantir imunidade a ruídos nas linhas de comunicação elétrica aérea. E antes disso não dar certo ...

E este é apenas o começo. A teoria do eletromagnetismo está aguardando seu Faraday e os Maxwell modernos. Você não pode explorar incessantemente a autoridade dos grandes, mas cientistas há muito que se foram. Nós devemos trabalhar nós mesmos.