Магистерская диссертация на тему: Электрическая стихия в мировоззрении человека

Введение

Никакая деятельность невозможна без использования энергии. Производительность и, в конечном счете, прибыль в значительной степени зависит от стабильности подачи энергии. Наличие энергии одно из необходимых условий для решения практически любой задачи.

Получением, а правильнее сказать, преобразованием энергии лучшие умы человечества занимаются не одну сотню лет. Производство энергии предполагает ее получение в виде удобном для использования, а само получение - только преобразование из одного вида в другой.

Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Тепло и свет в домах, транспортные потоки и работа промышленности все это требует затрат энергии.

Наиболее универсальная форма энергии - электричество. Все известные на сегодняшний день источники энергии ( атомные, химические, солнечные, ветровые и д.р.) в конечном счете производят именно его. В подавляющем большинстве случаев электричество вырабатывается на электростанциях и распределяется между потребителями посредством электрических сетей коммунальными службами. Прекращение подачи электроэнергии парализует все виды деятельности.

Таким образом, мы настолько привыкли к электроэнергии, что пользуемся им не задумываясь от том, чем пользуемся. Но всеобъемлющего ответа на этот вопрос не могут дать и специалисты.

Задачей же данного реферата является представление истории исследования электрических явлений, и показать, как эти исследования влияли на понимание людьми природы электричества.

- Что такое электричество? - спросил профессор.

- Я знал, но забыл! - ответил студент.

- Какая потеря, - воскликнул профессор. -

Один человек во всем мире знал, и тот забыл!

Старый анекдот

Оглавление

- Введение 3

- Электрические явления с древности и до Наших дней

- Электричество в понимании современной физики

- История исследования электрических явлений

- Хронология важнейших открытий

- XVII век 8

- XVIII век 10

- XIX век 23

- Ментальные модели электрических явлений современного человека

- Заключение 37

- Список использованной литературы 39

Заключение

Несмотря на бесспорные успехи современной теории электромагнетизма, создание на ее основе таких направлений, как электротехника, радиотехника, электроника, считать эту теорию завершенной нет оснований. Основным недостатком существующей теории электромагнетизма приходится считать отсутствие модельных представлений, непонимание сути электрических процессов; отсюда - практическая невозможность дальнейшего развития и совершенствования теории. А из ограниченности теории вытекают и многие прикладные трудности.

Например, как объяснить, что два взаимно неподвижных одинаковых заряда, которым полагается отталкиваться друг от друга по закону Кулона, на самом деле притягиваются, если они вместе движутся относительно давно покинутого источника? А ведь притягиваются, потому что теперь они - токи, а одинаковые токи притягиваются, и это экспериментально доказано.

Этот и многие другие вопросы не позволяют считать развитие теории электромагнетизма, как и всякой науки, полностью завершенным. Однако дальнейшая эволюция ее возможна лишь на основе детального качественного рассмотрения процессов, происходящих в электромагнитных явлениях. Полезно напомнить, что мы и сегодня, как и уже много лет, пользуемся теорией, которую в законченном виде изложил Дж. К. Максвелл в своем знаменитом "Трактате об электричестве и магнетизме", вышедшем в свет в 1873 году. Мало кому известно, что в этом труде Максвелл обобщил свои более ранние работы 1855-1862 гг. В своей работе Максвелл опирается на экспериментальные работы М. Фарадея, опубликованные в период с 1821 по 1856 гг. (полностью Фарадей выпустил свои "Экспериментальные исследования по электричеству и магнетизму" в 1859 г)., на работы В. Томсона периода 1848-1851 гг., на работу Г. Гельмгольца "О сохранении силы" 1847 г., на работу У. Ранкина "Прикладная механика" 1850 г. и многие другие того же периода времени. Максвелл никогда и ничего не постулировал, все его выводы опирались на чисто механические представления об эфире, как об идеальной невязкой и несжимаемой жидкости, о чем Максвелл в своих трудах неоднократно пишет.

Фактически теория электромагнетизма остановилась в своем развитии на уровне Максвелла, использовавшего механические представления первой половины ХIХ столетия. Появившиеся в ХХ столетии многочисленные учебники по электротехнике, электродинамике и радиотехнике совершенствуют (или ухудшают?) изложение, но ничего не меняют по существу. Чего же не хватает в теории электромагнетизма сегодня? Не хватает прежде всего понимания того, что всякая модель, в том числе и модель электромагнетизма, разработанная Максвеллом, имеет ограниченный характер, а следовательно, может и должна совершенствоваться. Не хватает представления о необходимости вернуться к моделированию и именно к механическому моделированию электромагнетизма. Максвелл оперировал понятиями эфира как идеальной, т. е. невязкой и несжимаемой жидкости. А эфир оказался газом, причем газом и вязким, и сжимаемым. Это значит, что использованные Максвеллом представления Г. Гельмгольца о том, например, что вихри не образуются и не исчезают, а только перемещаются и деформируются, о том, что по всей своей длине произведение циркуляции на площадь поперечного сечения вихря остается величиной постоянной, далеко не всегда верны. В реальном газе вихри и образуются, и исчезают, а это Максвеллом не учтено. Уравнения Максвелла не отражают процесса в объеме, так как и первое, и второе уравнения Максвелла рассматривают процесс в плоскости. Правда, затем эта плоскость поворачивается в осях координат, что и создает эффект объемности, но на самом деле суть от этого не меняется, плоскость остается плоскостью. Если бы процесс рассматривался в объеме, то надо было бы рассмотреть изменение интенсивности вихря вдоль его оси, тогда были бы в какой-то степени охвачены процессы вихреобразования и распада вихрей. Но именно это и отсутствует в уравнениях Максвелла. А поэтому те задачи, в которых возникают эти вопросы, например, задача о диполе Герца в полупроводящей среде, принципиально не могут быть решены с помощью уравнений Максвелла.

Не учтен Максвеллом и факт непосредственного взаимодействия проводника с магнитным полем в момент пересечения проводника этим полем. Закон Фарадея, являющийся прямым следствием первого уравнения Максвелла, в этом смысле есть описательный, феноменологический закон, закон дальнодействия, поскольку в нем изменение поля происходит в одном месте, внутри контура, а результат этого изменения - ЭДС оказывается на периферии контура. И сегодня уже известны значительные расхождения между расчетами, выполненными в соответствии с законом Фарадея, и результатами непосредственных измерений. Разница в некоторых случаях составляет не один или два процента, а в несколько раз!

Этот перечень при необходимости можно продолжить. Теория электромагнетизма ждет своих современных Фарадеев и Максвеллов.

Однако ответы на эти вопросы лежат в сфере действия ученых-физиков. Современный же мир настолько сложен и многогранен, что человек вынужден быть специалистом в какой-то одной области, т.е. всем людям совсем не обязательно до тонкостей знать, что же такое электричество и каким образом объясняются электрические явления. Достаточно правильно понимать его природу и уметь пользоваться им без риска для своей безопасности.

Список литературы

1. Философский энциклопедический словарь.-М.,1989.

2. Спасский Б.И. Физика в её развити.-М.:Просвещение,1979.

3. Спасский Б.И. Физика для философов.-М.:Прсвещение,1989.

4. Рожанский И.Д. История естествознания в эпоху эллинизма и Римской империи.-М.:Наука,1988.

5. Электричество. - №1-1989, №6-1990. М.: Энергоиздат.

6. http://newfiz.i-connect.com/istoria.html- История физики, изложенная курам на смех

7. http://www-personal.rtsnet.ru/~dsatin/mentmodel.html - Ментальные модели физических явлений ( на примере электричества).

8. http://computer-museum.ru/connect/pervoputu.html -Первые опыты по передаче электричества на расстояние.