Dezavantaje ale teoriei electromagnetismului general acceptate

În ciuda succeselor incontestabile ale teoriei moderne a electromagnetismului, crearea pe baza acesteia a unor direcții precum inginerie electrică, radio inginerie, electronică, nu există niciun motiv să considerăm această teorie completă. Principalul dezavantaj al teoriei existente a electromagnetismului este lipsa conceptelor de model, lipsa de înțelegere a esenței proceselor electrice; de aici imposibilitatea practică a dezvoltării și îmbunătățirii ulterioare a teoriei. Și din limitele teoriei, apar și multe dificultăți aplicate.

Nu există motive pentru a crede că teoria electromagnetismului este culmea perfecțiunii. De fapt, teoria a acumulat o serie de omisiuni și paradoxuri directe pentru care au fost inventate explicații foarte nesatisfăcătoare sau nu există deloc asemenea explicații.

De exemplu, cum să explici că două acuzații identice nemișcate, care se presupune că se resping unul de la celălalt în conformitate cu legea Coulomb, sunt de fapt atrase dacă mută împreună o sursă relativ îndelungată? Dar sunt atrași, pentru că acum sunt curenți și sunt atrași curenți identici, iar acest lucru a fost demonstrat experimental.

De ce energia câmpului electromagnetic pe unitatea de lungime a unui conductor cu curentul care generează acest câmp magnetic tinde la infinit dacă conductorul de retur este îndepărtat? Nu energia întregului conductor, ci exact pe lungimea unității, să zicem, un metru?

Cum se rezolvă problema propagării undelor electromagnetice emise de un dipol Hertz (adică un dipol cu ​​parametri umplători) plasat într-un mediu semiconductor? În ciuda naturii banale a afirmației, problema radiației dipolului Hertz într-un mediu semiconductor nu a fost niciodată rezolvată de nimeni și încercările de rezolvare a acesteia au eșuat invariabil. Soluțiile scrise în manuale și cărți de referință sunt compilate din două soluții pe baza „bunului simț”, dar nu sunt obținute deloc ca o soluție strictă. Dar, rezolvând această problemă, s-ar fi putut obține multe rezultate particulare: radiația unui dipol într-un mediu ideal în absența conductivității active, atenuarea unei unde plane într-un semiconductor la distanțe infinite de dipol și o serie de altele (individual, fără conexiuni între ele, unele dintre aceste probleme au fost rezolvate ).

Problemele limitante ale apariției unui câmp magnetic într-un câmp electric pulsativ și a potențialului electric indus într-un câmp magnetic pulsatoriu pe un singur conductor și multe altele nu au fost rezolvate. Metodologia electrodinamicii nu este întotdeauna o secvență diferită. De exemplu, postulatul static al lui Maxwell (teorema lui Gauss) plasat în manualele fundamentelor teoretice ale electrodinamicii în secțiunea de statică, după prezentarea lui într-o formă diferențială, este deja plasat în secțiunea dinamică, deși ultima formă de reprezentare nu este diferită în esența fizică de cea anterioară. Drept urmare, întârzierea valorii potențialului electric D este ignorată atunci când sarcinile q se deplasează în spațiul acoperit de suprafața S.

Și care este „potențialul vectorial”? Nu este un potențial scalar - este munca de a muta o încărcare unitară de la infinit într-un anumit punct din spațiu, și anume unul vectorial? Ce sens fizic are, pe lângă faptul că trebuie să satisfacă anumite condiții matematice? Cine poate împărtăși acest secret?

Punctele de mai sus, precum și alte câteva considerații nu ne permit să luăm în considerare dezvoltarea teoriei electromagnetismului, ca orice știință, completată complet. Cu toate acestea, evoluția sa ulterioară este posibilă numai pe baza unei examinări calitative detaliate a proceselor care apar în fenomene electromagnetice.Este util să reamintim că astăzi și de mulți ani folosim teoria pe care John C. Maxwell a prezentat-o ​​în celebrul său Tratat despre electricitate și magnetism, publicat în 1873. Puțini oameni știu că în această lucrare Maxwell a rezumat lucrările sale anterioare din 1855-1862. În lucrarea sa, Maxwell se bazează pe opera experimentală a lui M. Faraday, publicată în perioada 1821 - 1856. (Faraday a publicat complet „Studii experimentale despre electricitate și magnetism” în 1859). La lucrarea lui V. Thomson din perioada 1848-1851, la lucrarea lui H. Helmholtz „Cu privire la conservarea puterii” din 1847, la opera lui W. Rankin „Mecanica aplicată” din 1850 și multe altele din aceeași perioadă de timp. Maxwell nu a postulat niciodată nimic, așa cum unii teoreticieni le place să fantaseze acum, toate concluziile sale s-au bazat pe idei pur mecanice despre eter ca fluid ideal invizibil și incompresibil, pe care Maxwell scrie în repetate rânduri în scrierile sale. Cititorul se poate familiariza cu o parte din lucrările lui Maxwell prezentate în limba rusă de traducerea lui Z. A. Zeitlin (J. C. Maxwell. Lucrări alese pe teoria câmpurilor electromagnetice. M., GITTL, 1952, 687 p.).

În notele lui L. Boltzmann la lucrarea lui Maxwell „Pe liniile de forță ale lui Faraday” (1898) se remarcă:

"Aș putea spune că adepții lui Maxwell în aceste ecuații probabil nu au schimbat nimic altceva decât scrisori. Cu toate acestea, ar fi prea mult. Desigur, nu ar trebui să fie surprinzător faptul că s-ar putea adăuga ceva la aceste ecuații, dar mult mai mult cât de puțin le-a fost adăugat ”.

Acest lucru a fost spus în 1898. Și asta este complet adevărat acum, aproape o sută de ani mai târziu.

De fapt, teoria electromagnetismului s-a oprit în dezvoltarea sa la nivelul lui Maxwell, care a folosit reprezentări mecanice din prima jumătate a secolului XIX. Numeroase manuale despre inginerie electrică, electrodinamică și inginerie radio apărute în secolul XX îmbunătățesc (sau se înrăutățesc?) Prezentarea, dar nu schimbă nimic în esență. Ce lipsește astăzi din teoria electromagnetismului? În primul rând, nu există înțelegere că orice model, inclusiv modelul de electromagnetism dezvoltat de Maxwell, este de natură limitată și, prin urmare, poate și trebuie îmbunătățit. Există o lipsă de înțelegere a necesității de a reveni la modelare și tocmai la modelarea mecanică a electromagnetismului. Maxwell a funcționat pe conceptele de eter ca ideal, adică fluid invizibil și incompresibil. Și eterul s-a dovedit a fi gaz, în plus, gaz viscos și compresibil. Aceasta înseamnă că ideile lui G. Helmholtz utilizate de Maxwell, de exemplu, că vortexurile nu se formează și nu dispar, ci doar se mișcă și se deformează, încât produsul de circulație de-a lungul zonei transversale a vortexului să rămână constant pe toată lungimea sa, sunt departe de întotdeauna adevărat. Într-un gaz real, vorticurile se formează și dispar și acest lucru nu este luat în considerare de Maxwell. Ecuațiile Maxwell nu reflectă procesul în volum, deoarece atât prima, cât și a doua ecuații Maxwell consideră procesul în plan. Adevărat, atunci acest plan se rotește în axele de coordonate, ceea ce creează un efect tridimensional, dar, de fapt, esența nu se schimbă din aceasta, planul rămâne un plan. Dacă procesul a fost considerat în volum, atunci ar fi necesar să se ia în considerare modificarea intensității vortexului de-a lungul axei sale, atunci procesele de formare a vortexului și de descompunere a vortexurilor ar fi acoperite într-o anumită măsură. Dar tocmai asta lipsește din ecuațiile lui Maxwell. Și, prin urmare, acele probleme în care apar aceste întrebări, de exemplu, problema dipolului Hertz într-un mediu semiconductor, nu pot fi rezolvate fundamental folosind ecuațiile Maxwell.

Nu ținut cont de Maxwell este faptul că interacțiunea directă a unui conductor cu un câmp magnetic în momentul în care conductorul intersectează acest câmp.Legea Faraday, care este o consecință directă a primei ecuații Maxwell, în acest sens este o lege descriptivă, fenomenologică, o lege cu rază lungă de acțiune, deoarece în ea câmpul se schimbă într-un singur loc, în interiorul circuitului, iar rezultatul acestei modificări este EMF de la periferia circuitului. Și astăzi, sunt deja cunoscute diferențe semnificative între calculele efectuate în conformitate cu legea Faraday și rezultatele măsurărilor directe. Diferența în unele cazuri nu este de unu sau două la sută, ci de mai multe ori!

Această listă poate fi continuată dacă este necesar.

Cel mai puțin toate aceste reproșuri pot fi atribuite însuși lui J. K. Maxwell. Teoria electromagnetismului lui Maxwell s-a dovedit a fi atât de bună încât pe baza sa au fost create un număr dintre cele mai importante domenii ale științei moderne, au fost rezolvate un număr imens de probleme aplicate și au fost create generații de cercetători. Dar aceste reproșuri sunt adevărate în raport cu generațiile ulterioare de oameni de știință care și-au imaginat că totul a fost făcut de Maxwell și nu au dezvoltat în continuare învățăturile lui Maxwell. Fără a intra în detalii, se poate remarca faptul că utilizarea noțiunilor de eter ca mediu comprimat vâscos a făcut posibilă clarificarea unor reprezentări ale teoriei electromagnetismului, în special, pentru a rezolva unele dintre paradoxurile enumerate mai sus. Sarcinile în mișcare, de exemplu, deși rămân staționate unul față de celălalt, se mișcă relativ la eter, și de aceea apare un câmp magnetic, care începe să le unească.

S-a dovedit că în zona apropiată a emițătorilor, apare un câmp electric longitudinal în care încă se formează vârtejuri de eter. Într-un astfel de câmp, vectorul tensiunii electrice este situat nu peste direcția de mișcare a energiei, ci de-a lungul acestuia. Și numai la o anumită distanță de emițători ca urmare a adăugării vectoriale a unor astfel de câmpuri, se formează o undă în care vectorul tensiunii electrice este deja perpendicular pe direcția de propagare a energiei.

S-a dovedit că, datorită compresibilității eterului, câmpul magnetic poate fi de asemenea comprimat, iar această compresiune este destul de vizibilă chiar și pentru câmpurile create de curenții în zecimi de amperi. O verificare experimentală a legii actuale totale, care, așa cum s-a dovedit, nu a fost niciodată verificată de nimeni din cauza evidentității sale și care rezultă direct din a doua ecuație Maxwell, a arătat că această lege este respectată cu precizie doar la intensități de câmp magnetic dispărute. Chiar și în cazuri obișnuite, diferențele dintre valorile reale ale câmpului și cele calculate în conformitate cu această lege pot fi foarte mari, ceea ce depășește cu mult limitele posibile erori de măsurare sau neglijarea efectelor de margine.

S-a dovedit că este posibil să se calculeze EMF apărut pe un conductor plasat într-un câmp magnetic pulsant, iar experimentele au confirmat corectitudinea acestor calcule.

S-a dovedit posibilă crearea conceptului de „inducție reciprocă a conductoarelor”, deși în electrodinamică există doar conceptul de „inducție reciprocă a circuitelor”. Acest lucru a făcut posibilă dezvoltarea unei metodologii de creare a interferențelor de referință în liniile de comunicare ale echipamentelor avionice ale aeronavelor, introducerea acesteia în GOST relevante și utilizarea cu succes în practica asigurării imunității la zgomot a liniilor de comunicații electrice aeriene. Și înainte să nu funcționeze ...

Și acesta este doar începutul. Teoria electromagnetismului își așteaptă Faraday și Maxwells-ul modern. Nu poți exploata la nesfârșit autoritatea marilor oameni de știință, dar demult apucați. Trebuie să lucrăm noi înșine.