ข้อเสียของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ยอมรับกันโดยทั่วไป

แม้จะมีความสำเร็จอย่างไม่อาจปฏิเสธได้ของทฤษฎีสมัยใหม่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่การสร้างขึ้นบนพื้นฐานของพื้นที่เช่นวิศวกรรมไฟฟ้า, วิศวกรรมวิทยุ, อิเล็กทรอนิกส์, มีเหตุผลที่จะพิจารณาทฤษฎีนี้ไม่สมบูรณ์ ข้อเสียเปรียบหลักของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่คือการขาดแนวคิดแบบจำลองการขาดความเข้าใจในสาระสำคัญของกระบวนการไฟฟ้า ดังนั้นความเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติของการพัฒนาและการปรับปรุงทฤษฎีต่อไป และจากข้อ จำกัด ของทฤษฎีความยากลำบากในการประยุกต์ใช้ก็มีมากเช่นกัน

ไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อว่าทฤษฎีของแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นความสูงที่สมบูรณ์แบบ ในความเป็นจริงทฤษฎีได้สะสมจำนวนของการละเว้นและความขัดแย้งโดยตรงซึ่งคำอธิบายที่น่าพอใจมากได้รับการคิดค้นหรือไม่มีคำอธิบายดังกล่าวเลย

ตัวอย่างเช่นจะอธิบายได้อย่างไรว่าค่าใช้จ่ายที่เหมือนกันสองอย่างที่ไม่มีการเคลื่อนไหวซึ่งควรจะถูกผลักไสจากกันและกันตามกฎหมายคูลอมบ์หากดึงดูดพวกเขามารวมกันเป็นแหล่งที่ค่อนข้างทอดยาวกัน? แต่พวกเขาถูกดึงดูดเพราะตอนนี้พวกเขาเป็นกระแสและดึงดูดกระแสที่เหมือนกันและสิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลอง

ทำไมพลังงานสนามแม่เหล็กไฟฟ้าต่อความยาวหน่วยของตัวนำที่สร้างกระแสสนามแม่เหล็กนี้มีแนวโน้มที่จะไม่มีที่สิ้นสุดหากตัวนำตัวนำย้อนกลับถูกย้ายออกไป ไม่ใช่พลังงานของตัวนำทั้งหมด แต่แม่นยำต่อความยาวหนึ่งหน่วยพูดหนึ่งเมตร?

วิธีแก้ปัญหาการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาโดยไดโพลเฮิรตซ์ (นั่นคือไดโพลที่มีพารามิเตอร์เป็นก้อน) อยู่ในสารกึ่งตัวนำหรือไม่? แม้จะมีลักษณะเล็กน้อยของคำแถลงปัญหาการแผ่รังสีของไดโพลเฮิรตซ์ในตัวกลางเซมิคอนดักเตอร์ก็ไม่เคยถูกแก้ไขโดยใครและพยายามที่จะแก้ปัญหามันล้มเหลวอย่างสม่ำเสมอ คำตอบที่เขียนในตำราเรียนและหนังสืออ้างอิงรวบรวมจากสองคำตอบบนพื้นฐานของ "สามัญสำนึก" แต่ก็ไม่ได้เป็นวิธีแก้ปัญหาที่เข้มงวด แต่หลังจากที่ได้แก้ปัญหานี้แล้วเราจะได้ผลลัพธ์ที่เฉพาะเจาะจงมากมาย: การแผ่รังสีของไดโพลในตัวกลางที่เหมาะสมในกรณีที่ไม่มีการนำไฟฟ้าที่ใช้งานการลดทอนของระนาบของเครื่องบินในเซมิคอนดักเตอร์ที่ระยะทางไม่มีที่สิ้นสุดจากไดโพล )

ปัญหาการ จำกัด การปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กในสนามไฟฟ้าที่เร้าใจและของศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในสนามแม่เหล็กที่เต้นเป็นจังหวะบนตัวนำเดี่ยวและอื่น ๆ อีกมากมายยังไม่ได้รับการแก้ไข วิธีการของไฟฟ้ากระแสไม่ได้เป็นลำดับที่แตกต่างกันเสมอ ยกตัวอย่างเช่นแมกซ์เวลล์สถิต (เกาส์ทฤษฎีบท) วางไว้ในตำราของทฤษฎีพื้นฐานของไฟฟ้าในแผนกสถิตยศาสตร์หลังจากนำเสนอในรูปแบบแตกต่างอยู่ในส่วนพลวัตแม้ว่ารูปแบบการเป็นตัวแทนในร่างกายไม่แตกต่างจากก่อนหน้านี้ ดังนั้นความล่าช้าของค่าศักย์ไฟฟ้า D จะถูกละเว้นเมื่อประจุ q เคลื่อนที่ภายในพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยพื้นผิว S

และ "ศักยภาพของเวกเตอร์" คืออะไร? ไม่ใช่สเกลาร์ศักย์ - เป็นงานของการเคลื่อนย้ายประจุจากอินฟินิตี้ไปยังจุดที่กำหนดในอวกาศหรือไม่นั่นคือเวกเตอร์หนึ่ง? มันมีความหมายทางกายภาพอะไรนอกจากความจริงที่ว่ามันจะต้องตอบสนองเงื่อนไขทางคณิตศาสตร์บางอย่าง? ใครสามารถแบ่งปันความลับนี้

ประเด็นข้างต้นรวมถึงข้อพิจารณาอื่น ๆ บางอย่างไม่อนุญาตให้เราพิจารณาการพัฒนาทฤษฎีของแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์ใด ๆ ที่เสร็จสมบูรณ์ อย่างไรก็ตามวิวัฒนาการต่อไปของมันเป็นไปได้เฉพาะบนพื้นฐานของการตรวจสอบเชิงคุณภาพอย่างละเอียดของกระบวนการที่เกิดขึ้นในปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้ามันมีประโยชน์ที่จะระลึกถึงวันนี้และเป็นเวลาหลายปีที่เราได้ใช้ทฤษฎีที่ John C. Maxwell หยิบยกในตำราที่มีชื่อเสียงของเขาเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็กเผยแพร่ในปี 1873 ไม่กี่คนที่รู้ว่าในงานนี้ Maxwell สรุปงานก่อนหน้าของเขา 1,855-1862 ของเขา ในงานของเขา Maxwell ได้วาดผลงานทดลองของ M. Faraday ซึ่งตีพิมพ์ในช่วงปี ค.ศ. 1821 ถึง 1856 (ฟาราเดย์ตีพิมพ์อย่างสมบูรณ์ "การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้าและอำนาจแม่เหล็ก" ในปี ค.ศ. 1859) กับผลงานของโวลต์ทอมสันในสมัย ​​ค.ศ. 1848-2394 ต่อการทำงานของเอชเฮลโฮลท์ซ "กลศาสตร์ประยุกต์" ของ 1850 และอื่น ๆ อีกมากมายในช่วงเวลาเดียวกัน แม็กซ์เวลล์ไม่เคยอ้างถึงอะไรเลยในขณะที่นักทฤษฎีบางคนชอบจินตนาการในขณะนี้ข้อสรุปทั้งหมดของเขานั้นมีพื้นฐานมาจากความคิดเชิงกลอย่างหมดจดเกี่ยวกับอีเธอร์ว่าเป็นอุดมคติในอุดมคติ ผู้อ่านสามารถทำความคุ้นเคยกับส่วนหนึ่งของงานของ Maxwell ในรัสเซียโดย Z. A. Zeitlin การแปล (J. C. Maxwell. งานเลือกตั้งเกี่ยวกับทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า M. , GITTL, 1952, 687 pp.)

ในบันทึกของ L. Boltzmann ต่องานของ Maxwell "On Faraday Power Lines" (1898) มีการบันทึกไว้:

“ ฉันสามารถบอกได้ว่าผู้ติดตามของ Maxwell ในสมการเหล่านี้อาจไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรนอกจากตัวอักษรอย่างไรก็ตามมันจะมากเกินไปแน่นอนว่าไม่น่าแปลกใจที่บางสิ่งสามารถเพิ่มในสมการเหล่านี้ แต่อีกมาก มีการเพิ่มไว้เพียงเล็กน้อย "

สิ่งนี้ถูกพูดในปี 1898 และนั่นเป็นความจริงโดยสมบูรณ์ในขณะนี้เกือบหนึ่งร้อยปีต่อมา

ในความเป็นจริงทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าหยุดในการพัฒนาในระดับของ Maxwell ผู้ใช้เป็นตัวแทนกลไกของครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 ตำราจำนวนมากเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้า, ไฟฟ้าและวิศวกรรมวิทยุที่ปรากฏในศตวรรษที่ยี่สิบปรับปรุง (หรือเลวลง?) การนำเสนอ แต่ไม่เปลี่ยนแปลงอะไรในสาระสำคัญ สิ่งที่ขาดอยู่ในทฤษฎีของแม่เหล็กไฟฟ้าในปัจจุบันคืออะไร? ประการแรกไม่มีความเข้าใจว่าโมเดลใด ๆ รวมถึงโมเดลแม่เหล็กไฟฟ้าที่พัฒนาโดย Maxwell นั้นมีข้อ จำกัด ในธรรมชาติดังนั้นจึงสามารถและควรได้รับการปรับปรุง ไม่มีความเข้าใจถึงความจำเป็นที่จะต้องกลับไปทำแบบจำลองและแม่นยำไปยังแบบจำลองเชิงกลของแม่เหล็กไฟฟ้า Maxwell ดำเนินการบนแนวคิดของอีเธอร์ในอุดมคติเช่นของเหลวที่ไม่มีการบีบอัดและไม่ยุบตัว และอีเธอร์กลายเป็นแก๊สและแก๊สทั้งความหนืดและอัดได้ ซึ่งหมายความว่าแนวคิดของ G. Helmholtz ที่ Maxwell ใช้โดยที่ vortices ไม่ได้ก่อตัวและไม่หายไป แต่เพียงเคลื่อนย้ายและทำให้เสียรูปผลิตภัณฑ์ของการไหลเวียนตามบริเวณตัดขวางของกระแสน้ำวนยังคงอยู่ตลอดความยาว จริงเสมอ ในก๊าซจริงกระแสน้ำวนทั้งรูปร่างและหายไปและนี่ไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาโดย Maxwell สมการแมกซ์เวลล์ไม่ได้สะท้อนกระบวนการในปริมาตรเนื่องจากทั้งสองสมการแมกซ์เวลล์แรกและสมการพิจารณากระบวนการในระนาบ จริงแล้วระนาบนี้หมุนในแกนพิกัดซึ่งสร้างเอฟเฟกต์สามมิติ แต่ในความเป็นจริงสาระสำคัญไม่เปลี่ยนแปลงจากสิ่งนี้ระนาบยังคงเป็นระนาบ หากกระบวนการพิจารณาในปริมาตรก็จะต้องพิจารณาการเปลี่ยนแปลงในความรุนแรงของกระแสน้ำวนตามแกนของมันจากนั้นกระบวนการของการก่อตัวของกระแสน้ำวนและการสลายตัวของกระแสน้ำวนจะถูกครอบคลุมในระดับหนึ่ง แต่นี่คือสิ่งที่หายไปจากสมการของแมกซ์เวลล์ ดังนั้นปัญหาที่เกิดขึ้นจากคำถามเหล่านี้ยกตัวอย่างเช่นปัญหาของไดโพลเฮิรตซ์ในตัวกลางเซมิคอนดักเตอร์ไม่สามารถแก้ไขได้โดยใช้สมการแมกซ์เวลล์

ไม่ได้คำนึงถึงโดย Maxwell คือความจริงของการมีปฏิสัมพันธ์โดยตรงของตัวนำกับสนามแม่เหล็กในขณะที่ตัวนำตัดกับสนามนี้กฎฟาราเดย์ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากสมการแมกซ์เวลแรกในแง่นี้คือกฎเชิงปรากฏการณ์วิทยากฎระยะยาวเนื่องจากมันมีการเปลี่ยนแปลงของสนามในที่เดียวภายในวงจรและผลลัพธ์ของการเปลี่ยนแปลงนี้คือ EMF บนขอบของวงจร และวันนี้ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการคำนวณที่ดำเนินการตามกฎหมายของฟาราเดย์และผลของการวัดโดยตรงนั้นเป็นที่ทราบกันอยู่แล้ว ความแตกต่างในบางกรณีไม่ใช่หนึ่งหรือสองเปอร์เซ็นต์ แต่หลายต่อหลายครั้ง!

รายการนี้สามารถดำเนินการต่อในกรณีที่จำเป็น

การกล่าวโทษอย่างน้อยที่สุดสามารถอ้างถึง J. K. Maxwell ได้ ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์กลายเป็นเรื่องที่ดีจนทำให้มีการสร้างพื้นที่วิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดจำนวนมากมีการประยุกต์ใช้ปัญหาจำนวนมากได้ถูกแก้ไขและนักวิจัยรุ่นต่อ ๆ แต่การกล่าวโทษเหล่านี้เป็นความจริงเมื่อเทียบกับนักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อ ๆ ไปซึ่งคิดว่าทุกอย่างทำโดย Maxwell และไม่ได้พัฒนาคำสอนของ Maxwell อีก มันสามารถสังเกตได้ว่าการใช้ความคิดของอีเธอร์เป็นสื่อกลางที่มีความหนืดอัดทำให้มันเป็นไปได้ที่จะชี้แจงการเป็นตัวแทนบางส่วนของทฤษฎีของแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการแก้ไขความขัดแย้งบางอย่างที่ระบุไว้ข้างต้น ยกตัวอย่างเช่นการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าแม้ว่ามันจะยังคงอยู่กับสัมพัทธ์เคลื่อนที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กับอีเธอร์และนี่คือสาเหตุที่สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นซึ่งเริ่มรวมตัวกัน

ปรากฎว่าในบริเวณใกล้กับตัวปล่อยความร้อนสนามไฟฟ้าตามยาวเกิดขึ้นซึ่ง vortices อีเธอร์ยังคงเกิดขึ้น ในสนามดังกล่าวเวกเตอร์ของความตึงเครียดไฟฟ้าตั้งอยู่ไม่ข้ามทิศทางของการเคลื่อนที่ของพลังงาน แต่ไปตามทาง และในระยะทางที่ห่างจากตัวปล่อยซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มเวกเตอร์ของสนามดังกล่าวคลื่นจะเกิดขึ้นซึ่งเวกเตอร์ของความตึงเครียดไฟฟ้าตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจายพลังงาน

ปรากฎว่าเนื่องจากการอัดตัวของอีเธอร์ทำให้สนามแม่เหล็กสามารถบีบอัดได้และการบีบอัดนี้สามารถสังเกตเห็นได้อย่างชัดเจนแม้กระทั่งสนามที่สร้างโดยกระแสในสิบของแอมแปร์ การตรวจสอบการทดลองของกฎหมายปัจจุบันทั้งหมดซึ่งปรากฏว่าไม่เคยมีใครตรวจสอบเนื่องจากความชัดเจนและตามมาโดยตรงจากสมการแมกซ์เวลที่สองแสดงให้เห็นว่ากฎหมายนี้มีการตรวจสอบอย่างแม่นยำเฉพาะที่ความเข้มสนามแม่เหล็กต่ำ แม้ในกรณีทั่วไปความแตกต่างระหว่างจุดแข็งของสนามจริงกับความเข้มที่คำนวณตามกฎหมายนี้อาจมีขนาดใหญ่มากซึ่งเกินข้อ จำกัด ของข้อผิดพลาดในการวัดที่เป็นไปได้

มันเป็นไปได้ที่จะคำนวณ EMF ที่เกิดขึ้นกับตัวนำที่วางในสนามแม่เหล็กที่เต้นเป็นจังหวะและการทดลองยืนยันความถูกต้องของการคำนวณเหล่านี้

มันเป็นไปได้ที่จะสร้างแนวคิดของ "การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันของตัวนำ" แม้ในไฟฟ้ากระแสมีเพียงแนวคิดของ "การเหนี่ยวนำร่วมกันของวงจร" สิ่งนี้ทำให้เป็นไปได้ในการพัฒนาวิธีการในการสร้างสัญญาณรบกวนอ้างอิงในสายการสื่อสารของอุปกรณ์ avionics อากาศยานแนะนำให้รู้จักกับ GOST ที่เกี่ยวข้องและใช้มันในการฝึกฝนเพื่อให้แน่ใจว่ามีภูมิคุ้มกันทางเสียงของสายสื่อสารไฟฟ้าในอากาศ และก่อนหน้านี้ไม่ได้ผล ...

และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังรอคอยฟาราเดย์และแมกซ์เวลล์สมัยใหม่ เราไม่สามารถใช้ประโยชน์จากอำนาจของนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ได้อย่างไม่รู้จบ แต่ไม่รู้จบ เราต้องทำงานด้วยตัวเอง