Особенности электродинамики как раздела физической науки

Пост посвящен особенностям электродинамики, всё подробно рассмотрено.

Для выявления особенностей электродинамики как раздела физической науки следует рассмотреть историю развития электро­динамики, показать борьбу физических идей при смене механической картины мира электродинамической картиной мира.

Принципиальным при рассмотрении особенностей электродинамики является то, что электромагнитные взаимодействия спе­цифичны и не сводимы к механическим.

Классическая механика исходила из принципа дальнодействия и представления о мгновенной передаче этого действия. В случае же электромагнитного взаимодействия, как показало развитие науки, необходимо исходить из принципа близкодействия, при этом учи­тывать конечную скорость передачи действия. Если бы справедлив был принцип дальнодействия, то в электродинамике основным понятием был бы электрический заряд q, а поле являлось всего лишь вспомогательным понятием. В действительности без понятия электромагнитного поля (совместно с понятием электрического заряда q) нет электродинамики. В решении этих важнейших для электродинамики вопросов существенную роль сыграли работы М. Фарадея, а определяющую — работы Дж. К. Максвелла.

В электродинамике рассматривают следующие силы:

1. Сила, характеризующая взаимодействие покоящихся зарядов:  (для вакуума);

она носит центральный характер, зависит от расстояния между взаимодействующими зарядами и не зависит от скорости.

2. Сила взаимодействия тока и магнитной стрелки [1] (опыт Эрстеда); она зависит не только от расстояния между взаимодействующими объектами, но и от силы тока, которая, в свою очередь, зависит от скорости движения заряженных частиц заряда.

3. Сила, характеризующая взаимодействие двух параллельны проводников с токами; она не является центральной. Эта сила пропорциональна силе тока в проводниках (а значит, заряду и  скорости его движения) и обратно пропорциональна расстоянии между ними.

4. Сила, действующая на движущийся заряд со стороны маг­нитного поля. Она зависит от скорости движения заряда, но не является центральной.

Во всех случаях говорится о скорости частиц относительно какой-то системы отсчета, именно это и учитывают в электродина­мике. В электродинамике рассматривают силы, которые зависят не только от расстояний, но и от скорости движения зарядов в выбранной системе отсчета. Подобные силы в механике Ньютона не рассматривали.

Длительное время электрические и магнитные явления изуча­лись в историческом порядке, при этом главное внимание обращалось на токи и их взаимодействие, на заряды и их взаимодейст­вие, но не подчеркивалась специфика этих явлений и взаимодей­ствий. Постепенно сложилось учение об электричестве и магне­тизме. По современным представлениям, нет отдельных учений об электричестве и магнетизме, а есть электродинамика, объеди­нившая их, причем не путем простого суммирования, а исходя из принципиально важных для этих явлений подходов. Она не только описывает эти явления, но и дает им современное объяснение. Поэтому при изучении основ электродинамики не следует посте­пенно накапливать факты, а потом, в конце, давать им объяснение, надо принципиальные особенности электродинамики пока­зывать как можно раньше, из них все время исходить, всюду учи­тывать.

Эти особенности в основном сводятся к тому, что электромаг­нитные взаимодействия специфичны, для их объяснения следует исходить из принципа близкодействия и учитывать конечную ско­рость передачи действия.

• Электродинамика