Еще одно важное различие, конечно, будет отмечено позже. имел концепцию электрического тока. Используя грубую нить как «провод», он мог заряжать один конец и записывать его на другом конце, хотя нить имела значительную длину. Он также знал, что этот перенос заряда будет улучшилось, если нить была влажной, а также что некоторые материалы не передавали заряд. Таким образом, он идентифицировал и различал между «проводниками» и «изоляторами». Кроме того, он идентифицировал отталкивание объекта от электрического к который он первоначально привлекал, чтобы это отталкивание от первоначального электрического было сохранено до тех пор, пока объект не был «разряжен», и что он может до разгрузки быть привлечен к другим электрикам.

Он первым сформулировал идею о двух типах электричества, которые он назвал «стекловидным» и «смолистым», и которые могли бы нейтрализовать друг друга и где один тип мог бы быть создан путем удаления некоторых других типов. Он также разработал концепцию «количества» электроэнергии в том смысле, что равное количество каждого типа электричества точно нейтрализует друг друга. Позже, конечно, было обнаружено, что тип электричества зависит как от потертых, так и от трения материалов. В середине восемнадцатого века Бенджамин Франклин признал только один тип электричества, но мог произойти в двух формах, которые он называл «плюс» или «положительный» и «минус» или «отрицательный», и которые соответствовали стекловидному и смолистому электричество дю Фэй, соответственно.

Здесь, как и у дю Фэй, есть предложение известного закона сохранения заряда. Франклин также известен своими экспериментами с молниеотводами. В восемнадцатом веке также наблюдалось развитие превосходных источников электричества для экспериментов, таких как лейденская баночка, которая давала тяжелую и короткоживущую разрядку, а также вольтовую кучу, которая давала более непрерывный поток электричества.

Возможно, единственными поистине количественными результатами о электричестве и магнетизм, развитыми в этот период, были так называемые кулоновские законы, касающиеся силы между двумя зарядами или между двумя магнитными полюсами. Способность измерять, с точностью, количество заряда не была хорошо развита в кулоновский день, но позже работа подтвердила, что сила между двумя зарядами любого знака по величине также пропорциональна произведению количеств зарядов Таким образом, у одного есть знакомый кулоновский закон.

Таким образом, можно сказать, что к началу девятнадцатого века физики знали магниты, электричество и некоторые их свойства. У них были элементарные «батареи» и они посылали электрические токи на значительные расстояния. Они знали о изоляторах и проводниках и уменьшали электрический заряд до двух типов. У Кулона и других они имели количественный закон о взаимных эффектах зарядов и магнитных полюсов, а также некоторое понятие электрического и магнитного полей. Возможно, что более важно, они изучили современную экспериментальную физику в том смысле, что они осознали важность проведения экспериментов и тщательного учета результатов.

Однако изучение электротехники и магнитных материалов в значительной степени было разделено, несмотря на сходство между ними. Именно в начале девятнадцатого века их взаимосвязи были обнаружены и что они были объединены в единую дисциплину. Возможно, это была первая демонстрация прямой связи между электричеством и магнетизмом, то есть между электричеством в токе и магнитными эффектами на стрелке компаса, а не выявлением другого сходства между электрическими и магнитными эффектами. Вскоре после этого французские ученые Жан-Батист Биот и Феликс Саварт в своих попытках найти более качественные результаты показали экспериментально, что фактическая сила на магнитном полюсе из-за тока в длинном прямом проводе была пропорциональна току в проволочный, обратно пропорциональный перпендикулярному расстоянию от точки до провода и действовал в направлении, перпендикулярном плоскости, содержащей провод и точку.

Физический смысл уравнений Максвелла

Затем они исследовали проблему теоретически и нашли знакомую дифференциальную форму закона. В этой дифференциальной форме, где записана сила, обусловленная токопроводящим «элементом» провода, снова встречается знакомый закон обратного квадрата, который затем интегрируется, чтобы дать вышеупомянутый закон. Он также написал выражение для этой силы для более общих видов течений. Поскольку эта сила по существу является магнитным полем, работа Ампера дает очень общее выражение для магнитного поля, создаваемого током.

Его работа имела решающее значение для того, что следовало через несколько десятилетий. Таким образом, проводящий провод воздействует на магнит, как показал Эрстед, но он также может повлиять на другую токопроводящую проволоку. Но если токопроводящая проволока может создать магнитное поле, может ли магнитное поле создать ток?

Он намотал две отдельные изолированные катушки проволоки на железное кольцо с одной катушкой, прикрепленной к гальванометру, а другой - к батарее. Когда он включил ток батареи, игла гальванометра мерцала, как и снова, когда он выключил ее. В промежуточный стационарный период, и хотя ток все еще протекал во втором проводе, гальванометр не регистрировал ток в первом проводе. Таким образом, он продемонстрировал, что изменение магнитного поля, вызванное запуском или закрытием тока во втором проводе, создало ток в первом проводе.

Он также показал, что такое же создание тока может быть достигнуто простым перемещением магнита внутри проволочной катушки, которая была прикреплена к гальванометру. Такой эффект на гальванометре не регистрировался, если магнит находился поблизости, но неподвижно. Таким образом, изменяющееся магнитное поле способно создавать ток в проводнике. Этот замечательный результат Фарадея должен был использоваться во многих практических целях, включая электрический двигатель и динамо для производства электроэнергии.

Действительно, такие визуальные концепции все еще используются в понимании теории электричества и магнетизма, даже если математика, которая в конечном счете описала эту теорию, не нуждалась в них. Фарадей предположил, что пространство, в котором работало магнитное поле, находилось в особом состоянии, называемом электротоном, и его силовые линии особенно поучительны, геометрически, в понимании, например, известных закономерностей, наблюдаемых вблизи магнита, путем покрытия это с горизонтальным листом бумаги и посыпать железные опилки на бумаге.

Силы силы также полезны во многих применениях электромагнитной теории; например, ток, наблюдаемый в эксперименте Фарадея, также может быть создан путем перемещения проволоки гальванометра вблизи неподвижного магнита. Таким образом, последствия эксперимента Фарадея действительно зависят только от относительного движения магнита и провода, Таким образом, можно представить эксперимент Фарадея, представив себе, что ток в проволоке создается изменениями линий магнитной силы по гальванометрическому проводу, и эта картина верна тому, что задействованы только относительные скорости.

В середине девятнадцатого века можно, хотя и довольно упрощенно, рассматривать исследования в области математической электромагнитной теории, разделенные на два лагеря. Первым из них, в основном в континентальной Европе и после Ампера, Вебера и Неймана, были ньютоновцы, поскольку они формулировали теории, основанные на действии на расстоянии. В Великобритании Фарадей, Кельвин и Максвелл предпочли то, что можно было бы назвать полевыми теориями, в которых электрические и магнитные эффекты были либо переданы какой-то средой, либо силовыми линиями Фарадея, описанными ранее.

Понятие эфира получило дополнительный импульс от демонстрация волнообразного характера света Гюйгенса, Френеля и Янга. Фарадей даже предположил, что свет был своего рода волнообразным движением в его силовых линиях и поддерживал этот взгляд благодаря его открытию так называемого эффекта Фарадея, в котором плоскость поляризации светового луча вращалась близлежащим магнитным полем. Таким образом, он нашел эффект, связывающий электричество, магнетизм и свет.

Первый реальный шаг Максвелла к его электромагнитной теории был в статье «Силы силы Фарадея». В этой статье он исходил по аналогии, так как не был атипичным для Максвелла, основывая свои методы на методах Фарадея. Он вводил в космос гипотетическую несжимаемую жидкость, линии потока которой можно было бы рассматривать как геометрическое представление электрического или магнитного поля или тока. Например, в случае электрических полей источники линий потока были положительными зарядами, а поглотители были отрицательными зарядами.

В этом геометрическом подходе возникло затруднение в связи с наличием взаимодействия между электрическим и магнитным полями и током. Но он смог дать математическое описание нескольких идей Фарадея. В своей следующей статье «О физических силах» он представил свои знаменитые «вихри» или «клетки». Это была попытка включить известные «вращательные», свойства магнитного поля в его модель. Он предусмотрел эти вихри, занимающие пространство, и имел небольшую, но ненулевую массу и упругость, однако их свойства могли изменяться в зависимости от среды, которую они занимали.

Дифракция световых волн

Эти вихри разделялись частицами, которые действовали как холостые колеса. Таким образом, холостые колеса, вращающиеся без трансляционного движения, из состояния прокатки будут иметь шестерню с вихрями и позволят им вращаться в одном и том же смысле. Однако любое поступательное движение частиц порождает дифференциальное вращение вихри. Движение шаров интерпретируется как электрический ток. С учетом этих интерпретаций Максвелл смог получить закон Цифры Ампера и дать объяснение закона индукции Фарадея.

В модели Максвелла шарики могли свободно перемещаться в проводнике, но не в диэлектрике. В третьей части своей статьи и, используя свое предположение о эластичности, он смог объяснить знакомые законы притяжения между зарядами. Кроме того, он также мог предположить, что в диэлектрической среде электрическое поле может слегка смещать электрические шарики и что во время начальной фазы этого изменения, когда электрическое поле меняется, это перемещение шаров приводит к тому, что по существу, переходный электрический ток.