Суть электромагнитного явления

Электромагнитные явления как смена статики и динамики

До сих пор для объяснения электромагнитных явлений использовали понятия электрического заряда, которое само по себе не объясняет природу явления, а напротив — вносит еще больше неопределенности.

Я попробую на конкретном примере показать, что электромагнитное явление — это процесс, возникающий всегда в результате смены статики и динамики между внутренней и внешней средой.

Пример возьмем из курса школьной физики. Рассмотрим конструкцию, предложенную английским ученым лордом Кельвином — так называемую капельницу Кельвина.

Для тех, кто не знает, о чем идет речь, предлагаю посмотреть видео - https://www.youtube.com/watch?v=mggiS4DqD6w

В данном эксперименте у нас имеется два главных элемента — вода и сосуд. На самом деле сосуда два, но это не столь важно. Как видно из видео, сосудов может быть и три, и больше. Самое главное — это коренное отличие между их ролями. Вода исполняет роль внутреннего свойства, а сосуд — роль внешнего условия.

Есть еще и вспомогательные элементы — металлические кольца и проволки. Прежде чем попасть из крана в сосуд, вода проходит через металлическое кольцо. Мы видим, что пока кольца не соединены проводником с водой из другого сосуда, струя льется ровно. Но как только мы соединяем металлические кольца с водой из другого сосуда, вода в районе кольца начинает разделяться на отдельные струйки, т. е. капли воды начинают отталкиваться друг от друга. Почему это происходит?

Кольцо — это внешний фактор, поток воды через него — внутренний. Когда мы соединяем внешнее кольцо одного сосуда с водой из другого сосуда, и наоборот, мы создаем замкнутую систему с обратной связью — что-то типа ленты Мёбиуса.

Но откуда берется «заряд»? От энергии движения воды. Если бы вода была неподвижной, то никакого заряда не возникало бы. Но в данном случае мы имеем замкнутую систему с обратной связью, где вода подвижна, а сосуды и кольца — статичны. Таким образом, статичные элементы, обладающие проводимостью, накапливают энергию движения воды в виде магнитного поля вокруг себя. И это поле вокруг колец заставляет капли воды разлетаться в разные стороны. Капли стремятся вращаться вокруг кольца, но им мешает сила тяжести, и поэтому мы лишь наблюдаем их отклонение от прямой траектории.

Если же провода соединить между собой, то происходит электрический разряд, нейтрализация, и процесс начинается с начала.

Если вы смотрели видео до конца, то заметили, что с увеличением количества сосудов, взаимодействие между ними усложняется. Когда потоки воды в двух краниках расходятся, в третьем кране струя становится более ровной, затем они меняются ролями. Создается впечатление, что между ними пробегает волна электрического возбуждения. Иными словами, динамическая система всегда стремится к равновесию и саморегуляции, оставаясь в целом нейтральной.

Таким образом, статическое электричество (как и статический магнетизм) возникает только в том случае, когда один из элементов системы является неподвижным и накапливает в себе энергию движения. Но проявляется эта энергия только при взаимодействии с движущимися телами и друг с другом.

Когда же мы говорим о динамическом электричестве, например, электромагнитной волне, то здесь происходит постоянный обмен ролями между элементами системы: внутреннее становится внешним и наоборот, статика превращается в динамику и обратно.