Разделы презентаций


Электромагнитная картина мира (ЭМКМ). Специальная и общая теории

Содержание

Основные экспериментальные законы электромагнетизма. Электрические и магнитные явления были известны человечеству с древности.Само понятие «электрические явления» восходит к Древней Греции. Например, два куска янтаря («электрон»), потёртые тряпочкой, отталкиваются друг от друга,

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Электромагнитная картина мира (ЭМКМ). Специальная и общая теории относительности.

Электромагнитная картина мира (ЭМКМ). Специальная и общая теории относительности.

Слайд 2Основные экспериментальные законы электромагнетизма.
Электрические и магнитные явления были известны

человечеству с древности.
Само понятие «электрические явления» восходит к Древней Греции.

Например, два куска янтаря («электрон»), потёртые тряпочкой, отталкиваются друг от друга, притягивают мелкие предметы.
Впоследствии было установлено, что существует как бы два вида электричества: положительное и отрицательное.
Основные экспериментальные законы электромагнетизма. Электрические и магнитные явления были известны человечеству с древности.Само понятие «электрические явления» восходит

Слайд 3Магнетизм. Свойства некоторых тел притягивать другие тела были известны еще

в далекой древности, их назвали магнитами.
Свойство свободного магнита устанавливаться в

направлении «Север-Юг» уже во II-м веке до н.э. использовалось в Древнем Китае во время путешествий.
Первое же в Европе опытное исследование магнита было проведено во Франции в 13-м веке. В результате было установлено наличие у магнита двух полюсов.
В 1600-м году Гильбертом была выдвинута гипотеза о том, что Земля представляет собой большой магнит: поэтому есть возможность определения направления с помощью компаса.
Магнетизм. Свойства некоторых тел притягивать другие тела были известны еще в далекой древности, их назвали магнитами.Свойство свободного

Слайд 4В 18-м веке было установлено, что одноименные заряды отталкиваются, появился

простейший прибор – электроскоп.
В середине 18-го века была установлена электрическая

природа молнии (исследования Б. Франклина, М. Ломоносова, Г. Рихмана). Именно Франклин предложил обозначения "+" и "–" для зарядов, он является также изобретателем молниеотвода.
В 18-м веке было установлено, что одноименные заряды отталкиваются, появился простейший прибор – электроскоп.В середине 18-го века

Слайд 5В 1759-м году английский естествоиспытатель Р. Симмер сделал заключение о

том, что в обычном состоянии любое тело содержит равное количество

разноименных зарядов, взаимно нейтрализующих друг друга.
При электризации происходит их перераспределение.
В 1759-м году английский естествоиспытатель Р. Симмер сделал заключение о том, что в обычном состоянии любое тело

Слайд 6В конце 19-го, начале 20-го века опытным путем было установлено,

что электрический заряд состоит из целого числа элементарных зарядов -

е=1,6×10-19 Кл.
Это наименьший существующий в природе заряд.
В 1897-м году Дж. Томсоном была открыта и наименьшая устойчивая частица, которая является носителем элементарного отрицательного заряда - электрон, который имеет массу me = 9,1×10-31 кг.
Таким образом, электрический заряд состоит из отдельных элементарных порций
q=± ne, где n – целое число.
В конце 19-го, начале 20-го века опытным путем было установлено, что электрический заряд состоит из целого числа

Слайд 7Закон сохранения электрического заряда: в электрически замкнутой системе сумма зарядов

есть величина постоянная.
Т.е. электрические заряды могут возникать и исчезать, но

при этом обязательно появляется и исчезает равное количество элементарных зарядов противоположных знаков.
Величина заряда не зависит от его скорости.
Закон сохранения электрического заряда: в электрически замкнутой системе сумма зарядов есть величина постоянная.Т.е. электрические заряды могут возникать

Слайд 8Закон взаимодействия точечных зарядов, или закон Кулона(Шарль Огюст Кулон (1736-1806))

:



, где ε0 - электрическая постоянная равная 8,85*10-12 к /Н*м2

;
ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды (в вакууме e = 1).
Силы Кулона существенны до расстояний порядка 10-15 м (нижний предел). На меньших расстояниях начинают действовать ядерные силы (т.н. сильное взаимодействие).
Закон взаимодействия точечных зарядов, или закон Кулона(Шарль Огюст Кулон (1736-1806)) :, где ε0 - электрическая постоянная равная

Слайд 9Исследование взаимодействия зарядов, в 19-м веке привело к появлению понятия

поля.
Начало этому было положено в работах Майкл Фарадея (1791-1867).


Поле неподвижных зарядов получило название электростатического. Электрический заряд, находясь в пространстве, искажает свойства этого пространства, т.е. создает поле.
Исследование взаимодействия зарядов, в 19-м веке привело к появлению понятия поля. Начало этому было положено в работах

Слайд 10 Открытие Ханса Христиана Эрстеда.
Природа магнетизма оставалась неясной

до конца 19-го века, а электрические и магнитные явления рассматривались

независимо друг от друга, пока в 1820-м году датский физик Эрстед не открыл магнитное поле у проводника с током. Так была установлена связь электричества и магнетизма.
Открытие Ханса Христиана Эрстеда. Природа магнетизма оставалась неясной до конца 19-го века, а электрические и

Слайд 11Важнейшими открытиями в области электричества явились открытый Георгом Симоном Омом

(1826) закон:
I=U/R
А также закон Джоуля-Ленца для количества тепла, которое

выделяется при прохождении тока по неподвижному проводнику за время t:
Q = IUT.
Важнейшими открытиями в области электричества явились открытый Георгом Симоном Омом (1826) закон: I=U/RА также закон Джоуля-Ленца для

Слайд 12В 1821-м году Майкл Фарадей поставил задачу «превратить магнетизм в

электричество».
Через 10 лет экспериментальной работы он открыл закон электромагнитной индукции.

Суть закона: изменяющееся магнитное поле приводит к возникновению ЭДС индукции.
ЭДС – электро-движущаяся сила.
В 1821-м году Майкл Фарадей поставил задачу «превратить магнетизм в электричество».Через 10 лет экспериментальной работы он открыл

Слайд 13Работая над исследованием электромагнитной индукции, Фарадей приходит к выводу о

существовании электромагнитных волн.
Позже, в 1831-м году он высказывает идею

об электромагнитной природе света.
Одним из первых, кто оценил работы Фарадея и его открытия, был Джеймс Максвелл, который развил идеи Фарадея, разработав в 1865-м году теорию электромагнитного поля, которая значительно расширила взгляды физиков на материю и привела к созданию электромагнитной картины мира (ЭМКМ).
Работая над исследованием электромагнитной индукции, Фарадей приходит к выводу о существовании электромагнитных волн. Позже, в 1831-м году

Слайд 14Формирование понятия электромагнитного поля как новой физической реальности.
Фарадей недостаточно

хорошо владел математическим аппаратом и не дал убедительного обоснования своим

выводам на языке формул.
Блестящий математик и физик Джеймс Максвелл берёт под защиту метод Фарадея.
Теорию поля Д. Максвелл разрабатывает в своих трудах «О физических линиях силы» (1861-1865) и «Динамическая теория поля (1864-1865).
Формирование понятия электромагнитного поля как новой физической реальности. Фарадей недостаточно хорошо владел математическим аппаратом и не дал

Слайд 15Суть теории Максвела:
изменяющееся магнитное поле создает не только

в окружающих телах, но и в вакууме вихревое электрическое поле,

которое, в свою очередь, вызывает появление магнитного поля.
Таким образом, в физику была введена новая реальность – электромагнитное поле.
электромагнитное поле стало реальностью, материальным носителем взаимодействия.
Мир стал представляться электродинамической системой, построенной из электрически заряженных частиц, взаимодействующих посредством электромагнитного поля.
Суть теории Максвела:  изменяющееся магнитное поле создает не только в окружающих телах, но и в вакууме

Слайд 16Утверждения Максвелла
Магнитные заряды не существуют.
Переменное магнитное поле возбуждает электрический

ток.
Магнитное поле возбуждается токами и переменными электрическими полями.

Утверждения МаксвеллаМагнитные заряды не существуют. Переменное магнитное поле возбуждает электрический ток.Магнитное поле возбуждается токами и переменными электрическими

Слайд 17Анализируя свои уравнения, Максвелл пришёл к выводу, что должны существовать

электромагнитные волны, причем скорость их распространения должна равняться скорости света.

Отсюда вывод: свет – разновидность электромагнитных волн.
На основе своей теории Максвелл предсказал существование давления, оказываемого электромагнитной волной, а, следовательно, и светом, что было блестяще доказано экспериментально в 1906-м году. П.Н. Лебедевым.
Максвелл не отдавал предпочтения ни дискретности, ни непрерывности материи, допуская возможность и того и другого.
Анализируя свои уравнения, Максвелл пришёл к выводу, что должны существовать электромагнитные волны, причем скорость их распространения должна

Слайд 18Электронная теория Лоренца.
Голландский физик Хендрик Лоренц (1853-1928) считал, что

теория Максвелла нуждается в дополнении, так как в ней не

учитывается структура вещества.
Лоренц высказал в этой связи свои представления об электронах, т.е. крайне малых электрически заряженных частицах, которые в громадном количестве присутствуют во всех телах.
Электронная теория Лоренца. Голландский физик Хендрик Лоренц (1853-1928) считал, что теория Максвелла нуждается в дополнении, так как

Слайд 19В 1895-м году Лоренц даёт систематическое изложение электронной теории, опирающейся,

с одной стороны, на теорию Максвелла, а с другой –

на представления об «атомарности» (дискретности) электричества.
В 1887-м году был открыт электрон, и теория Лоренца получила свою материальную основу.
В 1895-м году Лоренц даёт систематическое изложение электронной теории, опирающейся, с одной стороны, на теорию Максвелла, а

Слайд 20Совместно с немецким физиком П. Друде Лоренц разработал электронную теорию

металлов, которая строится на следующих положениях.
В металле есть свободные электроны

– электроны проводимости, образующие электронный газ.
Каркас металла образует кристаллическая решётка, в узлах которой находятся ионы.
При наличии электрического поля на беспорядочное движение электронов накладывается их упорядоченное движение под действием сил поля.
При своем движении электроны сталкиваются с ионами решетки. Этим объясняется электрическое сопротивление.
Совместно с немецким физиком П. Друде Лоренц разработал электронную теорию металлов, которая строится на следующих положениях.В металле

Слайд 21Специальная теория относительности.
Из преобразований Галилея следует, что при переходе

от одной инерциальной системы к другой такие величины, как время,

масса, ускорение, сила остаются неизменными.
В то же время координата, скорость, импульс, кинетическая энергия изменяются.
Специальная теория относительности. Из преобразований Галилея следует, что при переходе от одной инерциальной системы к другой такие

Слайд 22В середине 19-го века были проведены довольно точные опыты по

измерению скорости света. Оказалось, что в вакууме скорость света
с

=3×108 м/с.
Сразу же возник вопрос: в какой системе отсчёта? В результате опытов Майкельсона в 1881-м году было установлено, что скорость света в вакууме во всех системах отсчёта независимо от величины и направления скорости их движения оставалась такой же, как и в системе отсчёта, связанной с источником света.
Это означало, что классический закон сложения скоростей для света не выполняется. Ведь из механики Галилея-Ньютона следовало, что V=с+V1.
В середине 19-го века были проведены довольно точные опыты по измерению скорости света. Оказалось, что в вакууме

Слайд 23Принципиально новый подход к вышеупомянутым вопросам предложил Альберт Эйнштейн (1879-1955),

разработавший в 1905-м году новую теорию пространства и времени, получившую

название специальной теории относительности (СТО).
Принципиально новый подход к вышеупомянутым вопросам предложил Альберт Эйнштейн (1879-1955), разработавший в 1905-м году новую теорию пространства

Слайд 24 Основу СТО составляют два постулата (принципа):
Принцип относительности Эйнштейна:


все физические процессы при одних и тех же

условиях в инерциальных системах отсчёта (ИСО) протекают одинаково.
Это означает, что никакими физическими опытами, проведенными внутри замкнутой ИСО, нельзя установить, покоится ли она или движется равномерно и прямолинейно.
Основу СТО составляют два постулата (принципа):Принцип относительности Эйнштейна:  все физические процессы при одних и

Слайд 25Принцип постоянства скорости света. Скорость света в вакууме постоянна и

не зависит от движения источника и приёмника света.
Она одинакова

во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчёта. Скорость света в вакууме – предельная скорость в природе.
Принцип постоянства скорости света. Скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника и приёмника

Слайд 26Альберт Эйнштейн видоизменил законы механики Ньютона. В результате возникла релятивистская

(относительная) механика.
Согласно релятивистской механике переход от одной инерциальной системы отсчёта

к другой должен осуществляться не по преобразованиям Галилея, а по преобразованиям Лоренца, из которых, как и из постулатов СТО вытекает ряд следствий.
Альберт Эйнштейн видоизменил законы механики Ньютона. В результате возникла релятивистская (относительная) механика.Согласно релятивистской механике переход от одной

Слайд 27 1. Закон сложения скоростей:



, где V0 –

скорость подвижной системы координат К’ относительно неподвижной системы координат К;
Vx’

– скорость материальной точки в системе К’;
Vx – скорость материальной точки относительно системы К;
с – скорость света в вакууме.
1. Закон сложения скоростей: , где V0 – скорость подвижной системы координат К’ относительно неподвижной

Слайд 28Если Vx’ и V0 намного меньше с, то релятивистский закон

сложения скоростей переходит в классические преобразования Галилея для скоростей.
Если

одна из скоростей равна с, то сумма скоростей тоже будет равна с. Более того, при Vx’ = c и V0 = c имеем:

Если Vx’ и V0 намного меньше с, то релятивистский закон сложения скоростей переходит в классические преобразования Галилея

Слайд 29 2. Зависимость массы от скорости.
Другим следствием СТО явилась

и зависимость массы тела от его движения. Зависимость массы от

скорости была обнаружена в конце 19-го века в опытах с быстрыми электронами.
Тогда же была предложена эмпирическая формула для этой зависимости:




, где m0 – масса покоя электрона, а m – его масса при скорости движения V (масса движения).
2. Зависимость массы от скорости.Другим следствием СТО явилась и зависимость массы тела от его движения.

Слайд 303. Относительность промежутка времени:



, где t0 – собственное время,

т.е. время по часам, движущимся вместе с объектом со скоростью

V, t – время по часам в неподвижной системе отсчета.
Таким образом, собственное время меньше времени по часам в неподвижной системе отсчета, т.е. физические процессы в движущейся системе отсчета замедляются (относительно неподвижной системы!).


3. Относительность промежутка времени: , где t0 – собственное время, т.е. время по часам, движущимся вместе с

Слайд 31 4. Эквивалентность массы и энергии
Важнейшим следствием СТО

явилась знаменитая формула Эйнштейна о взаимосвязи массы и энергии:
Е

= mc2,
подтвержденная данными современной физики.
4. Эквивалентность массы и энергии Важнейшим следствием СТО явилась знаменитая формула Эйнштейна о взаимосвязи массы

Слайд 32Общая теория относительности (ОТО).
В 1916-м году Эйнштейн опубликовал общую теорию

относительности (ОТО), над которой работал в течение 10 лет.
ОТО обобщила

СТО на ускоренные, т.е. неинерциальные системы отсчёта.
Общая теория относительности (ОТО).В 1916-м году Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности (ОТО), над которой работал в течение

Слайд 33 Основные принципы ОТО сводятся к следующему:
ограничение применения принципа

постоянства скорости света областями, где гравитационными силами можно пренебречь, то

есть там, где гравитация велика, скорость света замедляется;
распространение принципа относительности на все движущиеся системы, а не только на инерциальные.
Основные принципы ОТО сводятся к следующему:ограничение применения принципа постоянства скорости света областями, где гравитационными силами

Слайд 34 Из ОТО был получен ряд важных выводов:
свойства пространства-времени

зависят от движущейся материи.
луч света, обладающий инертной, а, следовательно, и

гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения.

ОТО произвела настоящий переворот в космологии. На её основе появились различные модели Вселенной.
Из ОТО был получен ряд важных выводов:свойства пространства-времени зависят от движущейся материи.луч света, обладающий инертной,

Слайд 35Основные понятия и принципы ЭМКМ.
ЭМКМ базировалась на

следующих идеях:
непрерывность материи (континуальность);
материальность электромагнитного поля;
неразрывность материи и движения;
связь пространства

и времени как между собой, так и с движущейся материей.
Основные понятия и принципы ЭМКМ.  ЭМКМ базировалась на следующих идеях:непрерывность материи (континуальность);материальность электромагнитного поля;неразрывность материи и

Слайд 36Материя и движение.
Материя существует в двух видах: вещество и

поле.
Они строго разделены и их превращение друг в друга невозможно.


Главным является поле, а значит основным свойством материи является непрерывность (континуальность) в противовес дискретности.
Материя и движение. Материя существует в двух видах: вещество и поле.Они строго разделены и их превращение друг

Слайд 37Пространство и время.
Из постулатов СТО следует относительность длины, времени

и массы, т.е. их зависимость от системы отсчёта.
Из преобразований Лоренца,

следует, что пространство и время связаны между собой и образуют единый четырехмерный мир (пространственно-временной континуум)
Событие, происходящее с некоторой частицей, характеризуется местом, где оно произошло (то есть совокупностью значений x, y, z), и временем t, когда оно произошло. («Что? Где? Когда?»).
Пространство и время. Из постулатов СТО следует относительность длины, времени и массы, т.е. их зависимость от системы

Слайд 38Взаимодействие.
В период становления и развития ЭМКМ физика знала два взаимодействия

– гравитационное и электромагнитное.
В рамках этой картины Мира оба эти

взаимодействия объяснялись исходя их понятия «поле». Это означало, что и то и другое взаимодействие передается с помощью промежуточной среды, т.е. поля со скоростью, равной скорости света.
Таким образом, принцип дальнодействия МКМ был заменен принципом близкодействия.
Взаимодействие.В период становления и развития ЭМКМ физика знала два взаимодействия – гравитационное и электромагнитное.В рамках этой картины

Слайд 39Основными принципами ЭМКМ являются принцип относительности Эйнштейна, близкодействие, постоянство и

предельность скорости света, эквивалентность инертной и гравитационной масс, причинность.
Нового понимания

причинности по сравнению с МКМ не произошло. Главными считались причинно-следственные связи и динамические законы, их выражающие.
Основными принципами ЭМКМ являются принцип относительности Эйнштейна, близкодействие, постоянство и предельность скорости света, эквивалентность инертной и гравитационной

Слайд 40Большое значение имело установление взаимосвязи массы и энергии (E =

mc2). Масса стала не только мерой инертности и гравитации, но

и мерой содержания энергии.
В результате два закона сохранения – массы и энергии – были объединены в один общий закон сохранения массы и энергии.
Большое значение имело установление взаимосвязи массы и энергии (E = mc2). Масса стала не только мерой инертности

Слайд 41Дальнейшее развитие физики показало, что ЭМКМ имеет ограниченный характер. Главная

трудность здесь заключалась в том, что континуальное понимание материи не

согласовывалось с опытными фактами, подтверждающими дискретность многих её свойств – заряда, излучения, действия.
Вскоре на смену ЭМКМ пришла новая – квантово-полевая картина Мира, объединившая дискретность МКМ и непрерывность ЭМКМ.

Дальнейшее развитие физики показало, что ЭМКМ имеет ограниченный характер. Главная трудность здесь заключалась в том, что континуальное

Слайд 42Аплодисменты

Аплодисменты

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика