§ 52. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны

Из курса физики 8 класса тебе уже известно, что в природе существуют два вида полей — электрическое и магнитное. Электрическое поле окружает всякий электрический заряд. Если же заряд приходит в движение, то вокруг него, помимо электрического, рождается ещё и магнитное поле. Важное различие между ними в том, что магнитное поле способно воздействовать лишь на те заряды, которые движутся, а на покоящийся заряд оно не действует вовсе.

В 1831 году английский учёный Майкл Фарадей обнаружил замечательное явление — электромагнитную индукцию. Суть его в следующем: если сквозь замкнутый проводящий контур проходит магнитный поток и этот поток с течением времени меняется, то в контуре сам собой возникает электрический ток. Такой ток назвали индукционным.

Рассмотрим неподвижный замкнутый проводник, попавший в магнитное поле, которое меняется со временем. По закону электромагнитной индукции в таком проводнике должен появиться ток. Но что же вынуждает свободные электроны прийти в упорядоченное движение? Сам проводник покоится, поэтому магнитное поле подтолкнуть электроны не способно — ведь оно действует только на движущиеся заряды. Остаётся единственное объяснение: электроны разгоняет некое электрическое поле. Но откуда оно берётся? Так родилась смелая догадка — это электрическое поле возникает именно из-за того, что магнитное поле изменяется.

Новая мысль сразу породила у физиков множество вопросов. Отличается ли такое поле от привычного поля, которое создают покоящиеся заряды? Живёт ли оно лишь внутри самого проводника или заполняет и всё пространство вокруг него?

Ответы пришли в 1865 году, когда шотландский физик Джеймс Максвелл построил стройную теорию электромагнитного поля. Согласно ей, любое изменение магнитного поля со временем рождает переменное электрическое поле, а любое изменение электрического поля, в свою очередь, порождает переменное магнитное поле. Позднее выводы Максвелла блестяще подтвердились в опытах.

Итак, у электрического поля обнаружился второй источник: помимо самих зарядов его способно создавать переменное магнитное поле. Между этими двумя случаями есть принципиальная разница. Когда поле создано зарядами, его силовые линии берут начало на положительных зарядах и обрываются на отрицательных. Когда же поле рождено меняющимся магнитным полем, его силовые линии замкнуты сами на себя — они не имеют ни начала, ни конца, совсем как линии магнитной индукции. Именно такое вихревое электрическое поле и гонит по неподвижному проводнику индукционный ток. Сам проводник с гальванометром при этом служит лишь указателем, который позволяет обнаружить поле в данной области пространства.