Аннотация. Обсуждается исходная идея потенциально-вихревой электродинамической теории. Приведены дифференциальные уравнения обобщенной электродинамики и волновые уравнения, описывающие как поперечные, так и продольные электромагнитные волны. Описан процесс излучения обоих типов волн полуволновым вибратором Герца. Показано, что продольные электромагнитные волны распространяются в электропроводных средах. Приведен обзор публикаций, содержащих результаты экспериментов с продольными волнами.

Ключевые слова: поперечные электромагнитные волны, продольные электромагнитные волны, уравнения Максвелла, теорема Гельмгольца, скалярное магнитное поле

Целью настоящей обзорной статьи является анализ современного состояния относительно нового научного направления, связанного с теоретическим описанием и практическим использованием продольных электромагнитных волн. Под этим термином понимается электромагнитное излучение, волновой вектор которого по направлению совпадает с вектором напряженности электрического поля Е. Сразу же заметим, что в классической электродинамике, в основе которой лежат уравнения Максвелла, электрическое поле имеет две компоненты: соленоидальную E_s и потенциальную:

E_p =−∇φ ,

связанную со скалярным электрическим потенциалом φ. В общем случае имеется суперпозиция этих компонент:

E =E_s + E_p               (1)

Такое представление соответствует теореме Гельмгольца, составляющей основу теории поля: любое векторное поле должно иметь две компоненты – соленоидальную и потенциальную. Однако магнитное поле считается сугубо вихревым, поскольку нет магнитных монополей. Потенциальная компонента магнитного поля отсутствует, и это не соответствует теореме Гельмгольца.

Таким образом, теория Максвелла содержит противоречие, разрешение которого представляется актуальнейшей задачей электродинамической теории. Как будет показано ниже, в результате ее решения открываются новые технические и технологические возможности, позволяющие реализовать на практике многие актуальные проекты.

Логически непротиворечивая идея должна учитывать два, казалось бы, взаимоисключающих положения: отсутствие в природе магнитных монополей и наличие физически содержательной потенциальной компоненты магнитного поля. Такая идея лежит в основе обобщенной электродинамики, которая начала формироваться во второй половине ХХ века. Она отталкивается от попыток Ампера сформулировать закон электромагнитного взаимодействия, учитывающий две составляющие магнитной силы: поперечную и продольную по отношению к току [1–2]. Современная электродинамика оперирует только магнитной силой, названной в честь Ампера. Она действует ортогонально току и определяется по формуле, предложенной О. Хэвисайдом во второй половине XIX века:

f_А = j×B               (2)

Как известно, ее можно использовать только при описании взаимодействия параллельных токов. Однако, в трактате Ампера [1] описаны два эксперимента, в которых взаимодействуют токи, расположенные на взаимно ортогональных линиях. При этом один из проводников движется вдоль тока, текущего в нем, то есть он испытывает действие продольной магнитной силы. Множество подобных экспериментов, реализованных современными авторами, описано в монографиях [3-4]. В [4] сформулирован обобщенный закон электромагнитного взаимодействия. В частном случае при взаимодействии двух ортогонально расположенных токов на один из них действует сила Ампера (2), а на другой продольная сила плотности:

f^* = jB^* ,               (3)

где B^* = B^*(r,t)– скалярная функция индукции потенциального (скалярного) магнитного поля (ПМП или СМП). Она является знакопеременной, соответственно, сила f^*действует по току, если проводник находится в положительном СМП, и против тока – в отрицательном СМП. Условия возникновения и свойства СМП, а также эксперименты с ним описаны в монографиях [3–4].

формате PDF (595Кб)