Номер 9, страница 119, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

9. Какие идеи привели к введению понятия электромагнитного поля?

9. Введение понятия электромагнитного поля стало итогом развития физических представлений в XIX веке и было обусловлено несколькими ключевыми идеями и открытиями, которые привели к отказу от концепции дальнодействия (мгновенной передачи взаимодействия на расстояние через пустоту) в пользу концепции близкодействия (передачи взаимодействия от точки к точке через материального посредника).

Основные идеи и открытия, которые привели к введению понятия электромагнитного поля:

1. Установление связи между электричеством и магнетизмом. В 1820 году датский физик Ганс Христиан Эрстед в ходе лекционного эксперимента обнаружил, что электрический ток, протекающий по проводнику, вызывает отклонение магнитной стрелки. Это стало первым доказательством того, что электрические и магнитные явления неразрывно связаны: движущиеся электрические заряды порождают магнитное поле.

2. Концепция поля и открытие электромагнитной индукции. Английский ученый Майкл Фарадей, будучи сторонником теории близкодействия, ввел представление о силовых линиях и поле как о физической реальности, заполняющей пространство и являющейся переносчиком взаимодействий. В 1831 году он совершил фундаментальное открытие — явление электромагнитной индукции. Он показал, что изменение магнитного поля во времени (например, при движении магнита относительно катушки) порождает электрический ток в замкнутом проводнике. Это означало, что переменное магнитное поле порождает электрическое поле.

3. Теория электромагнитного поля Максвелла. Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл обобщил все известные к тому времени законы электричества и магнетизма в виде единой системы уравнений. Основываясь на идеях симметрии, он предположил, что если переменное магнитное поле порождает электрическое, то и переменное электрическое поле, в свою очередь, должно порождать магнитное поле. Это гипотетическое явление он описал, введя понятие «тока смещения».

4. Предсказание и отождествление электромагнитных волн со светом. Из полученных им уравнений Максвелл вывел следствие, что в пространстве могут существовать взаимосвязанные переменные электрические и магнитные поля, распространяющиеся в виде волн. Он теоретически вычислил скорость распространения этих волн, и она оказалась равна скорости света, которая к тому времени была уже достаточно точно измерена. Это позволило Максвеллу сделать гениальный вывод о том, что свет сам по себе является электромагнитной волной.

5. Экспериментальное подтверждение. Теоретические выводы Максвелла получили блестящее подтверждение в опытах немецкого физика Генриха Герца в 1887–1888 годах. Герц смог экспериментально сгенерировать и зарегистрировать электромагнитные волны (в радиодиапазоне), изучил их свойства (отражение, преломление, интерференцию) и измерил их скорость, которая совпала со скоростью света. Это окончательно утвердило концепцию электромагнитного поля как особой формы материи, существующей независимо от источников и являющейся переносчиком электромагнитных взаимодействий.

Ответ:

К введению понятия электромагнитного поля привели следующие ключевые идеи и открытия:

1. Открытие связи между электрическими и магнитными явлениями (опыты Эрстеда).

2. Отказ от теории дальнодействия и разработка М. Фарадеем концепции поля как физического посредника, а также открытие им явления электромагнитной индукции (переменное магнитное поле порождает электрическое поле).

3. Создание Дж. К. Максвеллом единой теории, которая объединила электричество и магнетизм, и его гипотеза о том, что переменное электрическое поле порождает магнитное.

4. Теоретическое предсказание Максвеллом существования электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света, и их последующее экспериментальное обнаружение Г. Герцем, что стало окончательным подтверждением реальности электромагнитного поля.