1 слайд

2 слайд

МАКСВЕЛЛ Джеймс Клерк МАКСВЕЛЛ (Maxwell) Джеймс Клерк (Clerk) (1831-79), английский физик, создатель классической электродинамики, один из основоположников статистической физики, организатор и первый директор (с 1871) Кавендишской лаборатории. Развивая идеи М. Фарадея, создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла); ввел понятие о токе смещения, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света. Установил статистическое распределение, названное его именем. Исследовал вязкость, диффузию и теплопроводность газов. Показал, что кольца Сатурна состоят из отдельных тел. Труды по цветному зрению и колориметрии (диск Максвелла), оптике (эффект Максвелла), теории упругости (теорема Максвелла, диаграмма Максвелла - Кремоны), термодинамике, истории физики и др.

3 слайд

Семья. Годы учения Максвелл был единственным сыном шотландского дворянина и адвоката Джона Клерка, который, получив в наследство поместье жены родственника, урожденной Максвелл, прибавил это имя к своей фамилии. После рождения сына семья переехала в Южную Шотландию, в собственное поместье Гленлэр («Приют в долине»), где и прошло детство мальчика. В 1841 отец отправил Джеймса в школу, которая называлась «Эдинбургская академия». Здесь в 15 лет Максвелл написал свою первую научную статью «О черчении овалов». В 1847 он поступил в Эдинбургский университет, где проучился три года, и в 1850 перешел в Кембриджский университет, который окончил в 1854. К этому времени Максвелл был первоклассным математиком с великолепно развитой интуицией физика.

4 слайд

Создание Кавендишской лаборатории. Преподавательская работа По окончании университета Максвелл был оставлен в Кембридже для педагогической работы. В 1856 он получил место профессора Маришал-колледжа в Абердинском университете (Шотландия). В 1860 избран членом Лондонского королевского общества. В том же году переехал в Лондон, приняв предложение занять пост руководителя кафедры физики в Кинг-колледже Лондонского университета, где работал до 1865. Вернувшись в 1871 в Кембриджский университет, Максвелл организовал и возглавил первую в Великобритании специально оборудованную лабораторию для физических экспериментов, известную как Кавендишская лаборатория (по имени английского ученого Г. Кавендиша). Становлению этой лаборатории, которая на рубеже 19-20 вв. превратилась в один из крупнейших центров мировой науки, Максвелл посвятил последние годы своей жизни. Фактов из жизни Максвелла известно немного. Застенчивый, скромный, он стремился жить уединенно; дневников не вел. В 1858 Максвелл женился, но семейная жизнь, видимо, сложилась неудачно, обострила его нелюдимость, отдалила от прежних друзей. Существует предположение, что многие важные материалы о жизни Максвелла погибли во время пожара 1929 в его гленлэрском доме, через 50 лет после его смерти. Он умер от рака в возрасте 48 лет. Кавендишскя лаборатория Кембриджского университета. 1934 год. Крокодил - эмблема Кавендишской лаборатории.

5 слайд

Научная деятельность Необычайно широкая сфера научных интересов Максвелла охватывала теорию электромагнитных явлений, кинетическую теорию газов, оптику, теорию упругости и многое другое. Одними из первых его работ были исследования по физиологии и физике цветного зрения и колориметрии, начатые в 1852. В 1861 Максвелл впервые получил цветное изображение, спроецировав на экран одновременно красный, зеленый и синий диапозитивы. Этим была доказана справедливость трехкомпонентной теории зрения и намечены пути создания цветной фотографии. В работах 1857-59 Максвелл теоретически исследовал устойчивость колец Сатурна и показал, что кольца Сатурна могут быть устойчивы лишь в том случае, если состоят из не связанных между собой частиц (тел). В 1855 Максвелл приступил к циклу своих основных работ по электродинамике. Были опубликованы статьи «О фарадеевых силовых линиях» (1855-56), «О физических силовых линиях» (1861-62), «Динамическая теория электромагнитного поля» (1869). Исследования были завершены выходом в свет двухтомной монографии «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873).

6 слайд

Создание теории электромагнитного поля Когда Максвелл в 1855 начал исследования электрических и магнитных явлений, многие из них уже были хорошо изучены: в частности, установлены законы взаимодействия неподвижных электрических зарядов (закон Кулона) и токов (закон Ампера); доказано, что магнитные взаимодействия есть взаимодействия движущихся электрических зарядов. Большинство ученых того времени считало, что взаимодействие передается мгновенно, непосредственно через пустоту (теория дальнодействия). Решительный поворот к теории близкодействия был сделан М. Фарадеем в 30-е гг. 19 в. Согласно идеям Фарадея, электрический заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой, и наоборот. Взаимодействие токов осуществляется посредством магнитного поля. Распределение электрических и магнитных полей в пространстве Фарадей описывал с помощью силовых линий, которые по его представлению напоминают обычные упругие линии в гипотетической среде - мировом эфире. Максвелл полностью воспринял идеи Фарадея о существовании электромагнитного поля, то есть о реальности процессов в пространстве возле зарядов и токов. Он считал, что тело не может действовать там, где его нет. Первое, что сделал Максвелл - придал идеям Фарадея строгую математическую форму, столь необходимую в физике. Выяснилось, что с введением понятия поля законы Кулона и Ампера стали выражаться наиболее полно, глубоко и изящно. В явлении электромагнитной индукции Максвелл усмотрел новое свойство полей: переменное магнитное поле порождает в пустом пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (так называемое вихревое электрическое поле).

7 слайд

Работы по молекулярно-кинетической теории газов Чрезвычайно велика роль Максвелла в разработке и становлении молекулярно-кинетической теории (современное название - статистическая механика). Максвелл первым высказал утверждение о статистическом характере законов природы. В 1866 им открыт первый статистический закон - закон распределения молекул по скоростям (Максвелла распределение). Кроме того, он рассчитал значения вязкости газов в зависимости от скоростей и длины свободного пробега молекул, вывел ряд соотношений термодинамики. Максвелл был блестящим популяризатором науки. Он написал ряд статей для Британской энциклопедии и популярные книги: «Теория теплоты» (1870), «Материя и движение» (1873), «Электричество в элементарном изложении» (1881), которые были переведены на русский язык; читал лекции и доклады на физические темы для широкой аудитории. Максвелл проявлял также большой интерес к истории науки. В 1879 он опубликовал труды Г. Кавендиша по электричеству, снабдив их обширными комментариями.

«МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. Г. И. НОСОВА»
Научно-познавательная презентация
Студента: Казанкина Романа Александровича г. АМм-16
На тему: Джеймс Клерк Максвелл

Джеймс Клерк Ма́ксвелл
(1831-1879)

Краткая биография

Родился 13 июня 1831 г. в Эдинбурге в семье шотландского дворянина.
В десять лет поступил в Эдинбургскую академию, где стал первым
учеником.
С 1847 г. учился в Эдинбургском университете (окончил его в 1850 г.).
Здесь увлёкся опытами по химии, оптике, магнетизму, занимался
математикой, физикой, механикой. Через три года для продолжения
образования Джеймс перевёлся в Кембриджский Тринити-колледж.
В 1856-1860 гг. Максвелл - профессор Абердинского университета.
В 1860- 1865 гг. он преподавал в Лондонском королевском колледже,
где впервые встретился с Фарадеем. Именно в этот период создана его
главная работа «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864-
1865 гг)
В 1871 г. Максвелл стал первым профессором экспериментальной
физики в Кембридже. Под его руководством была основана знаменитая
Кавендишская лаборатория, которую он возглавлял до конца жизни.
Максвелл умер 5 ноября 1879 г., оставив после себя огромное научное
наследие, которое до сих пор служит людям

Теория цветов
Опыты Максвелла
показали, что белый
цвет не может быть
получен смешением
синего, красного и
жёлтого, как полагали
некоторые учёные,
а основными
цветами являются
красный, зелёный и
синий

Первая работа по электричеству

В понятии электромагнитной
индукции Максвелл сумел
рассмотреть свойства самого
поля. Под действием
переменного магнитного поля в
пустом пространстве
зарождается электрическое
поле с замкнутыми силовыми
линиями. Такое явление
называется вихревым
электрическим полем.
Следующим открытием
Максвелла было то, что
переменное электрическое поле
может порождать магнитное
поле, на подобии обычного
электрического тока. Эту теорию
назвали – гипотезой о токе
смещения.

Устойчивость колец Сатурна

За работу по изучению
устойчивости колец Сатурна
в 1857 году Максвелл
получил премию Адамса,
однако продолжал трудиться
над этой темой, итогом чего
стала издание в 1859
году трактата «Об
устойчивости движения
колец Сатурна»
Эта работа сразу получила
признание в научных кругах.
Работа Максвелла по
устойчивости колец Сатурна
считается «первой работой
по теории коллективных
процессов, выполненной на
современном уровне»

Кинетическая теория газов. Распределение Максвелла

«Тартановая лента» - первая в мире цветная фотография (1861)

«Тартановая лента» - первая в мире цветная
фотография (1861)

Ток смещения

Иллюстрация тока смещения в конденсаторе

«Трактат об электричестве и магнетизме»

Последние годы жизни

В 1879 году вышли две последние работы
Максвелла по молекулярной физике. В первой из
них были даны основы теории неоднородных
разрежённых газов. Во второй статье, «О теореме
Больцмана о среднем распределении энергии в
системе материальных точек», Максвелл ввёл
использующиеся поныне термины «фаза
системы» (для совокупности координат и
импульсов) и «степень свободы молекулы»,
фактически высказал эргодическую гипотезу для
механических систем с постоянной энергией,
рассмотрел распределение газа под
действием центробежных сил.

Болезнь и смерть

Первые симптомы болезни появились у
Максвелла ещё в начале 1877 года. Постепенно у
него затруднялось дыхание, появились боли.
Весной 1879 года он с трудом читал лекции,
быстро уставал. В июне вместе с женой он
вернулся в Гленлэр, его состояние постоянно
ухудшалось
Врачи определили диагноз - рак брюшной
полости. В начале октября окончательно
ослабевший Максвелл вернулся в Кембридж под
присмотр известного доктора Джеймса Паджета.
Вскоре, 5 ноября 1879 года, учёный скончался.
Гроб с телом Максвелла был перевезён в его
имение, он был похоронен рядом с родителями
на маленьком кладбище в деревне Партон

Наиболее важные работы

Работы по теории цветов
Максвелл заложил основы
современной классической
электродинамики (уравнения Максвелла)
Ввёл в физику понятия тока
смещения и электромагнитного поля
Один из основателей кинетической теории
газов
Получил ряд важных результатов
в молекулярной физике и термодинамике

1 из 10

Презентация на тему: Максвелл Джеймс Клерк

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

№ слайда 3

Описание слайда:

№ слайда 4

Описание слайда:

Биография Родился в семье шотландского дворянина из знатного рода Клерков (Clerks). Учился сначала в Эдинбургской академии, Эдинбургском университете (1847-1850), затем в Кембриджском (1850-1854) университете (Питерхауз и Тринити-колледж). В 1855 стал членом совета Тринити-колледжа. В 1856-1860 был профессором натуральной философии Маришал-колледжа Абердинского университета. В 1858 женился на Кэтрин Мэри Дьюар, дочери главы Маришаль-колледжа Даниэля Дюара. С 1860 возглавлял кафедру физики и астрономии в Кингз-колледже Лондонского университета. В 1865 в связи с серьёзной болезнью (оспа) Максвелл отказался от кафедры и поселился в своем родовом поместье Гленлэр близ Эдинбурга. Продолжал заниматься наукой, написал несколько сочинений по физике и математике. В 1871 в Кембриджском университете возглавил кафедру экспериментальной физики. Организовал научно-исследовательскую лабораторию, которая открылась 16 июня 1874 и была названа Кавендишской - в честь Г. Кавендиша.

№ слайда 5

Описание слайда:

Научная деятельность Свою первую научную работу Максвелл выполнил ещё в школе, придумав простой способ вычерчивания овальных фигур. Эта работа была доложена на заседании Королевского общества и даже опубликована в его «Трудах». В бытность членом совета Тринити-колледжа занимался экспериментами по теории цветов, выступая как продолжатель теории Юнга и теории трёх основных цветов Гельмгольца. В экспериментах по смешиванию цветов Максвелл применил особый волчок, диск которого был разделен на секторы, окрашенные в разные цвета. При быстром вращении волчка цвета сливались: если диск был закрашен так, как расположены цвета спектра, он казался белым; если одну его половину закрашивали красным, а другую - жёлтым, он казался оранжевым; смешивание синего и жёлтого создавало впечатление зелёного. В 1860 году за работы по восприятию цвета и оптике Максвелл был награждён медалью Румфорда.

№ слайда 6

Описание слайда:

В 1857 году Кембриджский университет объявил конкурс на лучшую работу об устойчивости колец Сатурна. Эти образования были открыты Галилеем в начале XVII века и представляли удивительную загадку природы: планета казалась окружённой тремя сплошными концентрическими кольцами, состоящими из вещества неизвестной природы. Лаплас доказал, что они не могут быть твёрдыми. Проведя математический анализ, Максвелл убедился, что они не могут быть и жидкими, и пришёл к заключению, что подобная структура может быть устойчивой только в том случае, если состоит из роя не связанных между собой метеоритов. Устойчивость колец обеспечивается их притяжением к Сатурну и взаимным движением планеты и метеоритов. За эту работу Максвелл получил премию Дж. Адамса.

№ слайда 7

Описание слайда:

Клаузиус Одной из первых работ Максвелла стала его кинетическая теория газов. В 1859 году учёный выступил на заседании Британской ассоциации с докладом, в котором привёл распределение молекул по скоростям (максвелловское распределение). Максвелл развил представления своего предшественника в разработке кинетической теории газов Р. Клаузиуса, который ввёл понятие «средней длины свободного пробега». Максвелл исходил из представления о газе как об ансамбле множества идеально упругих шариков, хаотически движущихся в замкнутом пространстве. Шарики (молекулы) можно разделить на группы по скоростям, при этом в стационарном состоянии число молекул в каждой группе остается постоянным, хотя они могут выходить из групп и входить в них. Из такого рассмотрения следовало, что «частицы распределяются по скоростям по такому же закону, по какому распределяются ошибки наблюдений в теории метода наименьших квадратов, то есть в соответствии со статистикой Гаусса». В рамках своей теории Максвелл объяснил закон Авогадро, диффузию, теплопроводность, внутреннее трение (теория переноса). В 1867 показал статистическую природу второго начала термодинамики

№ слайда 8

Описание слайда:

Генрих Герц Теория электромагнитного поля и, в особенности, следующий из неё вывод о существовании электромагнитных волн при жизни Максвелла оставались чисто теоретическими положениями, не имевшими никакого экспериментального подтверждения, и современниками зачастую воспринимались как «игра ума». В 1887г. немецкий физик Генрих Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Последние годы жизни Максвелл занимался подготовкой к печати и изданием рукописного наследия Кавендиша. Два больших тома вышли в октябре 1879.

№ слайда 9

Описание слайда:

Другие достижения и изобретения Изобрёл волчок, поверхность которого, окрашенная в разные цвета, при вращении образовывала самые неожиданные сочетания. При смешении красного и жёлтого получался оранжевый цвет, синего и жёлтого - зелёный, при смешении всех цветов спектра получался белый цвет - действие, обратное действию призмы - «диск Максвелла». Описал термодинамический парадокс, много лет не дававший покоя физикам - «демон Максвелла». В кинетическую теорию были введены им «распределение Максвелла» и «статистика Максвелла – Больцмана». «Число Максвелла» Кроме того, Максвелл создал множество небольших шедевров в самых разнообразных областях - от осуществления первой в мире цветной фотографии до разработки способа радикального выведения с одежды жировых пятен.

№ слайда 10

Описание слайда:

Литература Максвелл Дж. К. Теория теплоты. СПб., 1888. Максвелл Дж. К. Речи и статьи. М.–Л.: 1940. Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. М.: Изд. АН СССР, 1954. Максвелл Дж. К. Статьи и речи. М.: Наука, 1968. Максвелл Дж. К. Трактат об электричестве и магнетизме. В 2-х томах. М.: Наука, 1989. Том 1. Том 2. Карцев В.П. Максвелл. (из серии "Жизнь замечательных людей") М.: Молодая гвардия, 1974.

Слайд 2

План

• Биография
• Научная деятельность

Слайд 3

Краткие сведения

• Дата рождения: 13 июня 1831
• Место рождения: Эдинбург, Шотландия
• Дата смерти: 5 ноября 1879
• Место смерти:Кембридж, Англия
• Научная сфера: физика

Слайд 4

Биография

• Родился в семье шотландского дворянина из знатного рода Клерков (Clerks). Учился сначала в Эдинбургской академии, Эдинбургском университете (1847-1850), затем в Кембриджском (1850-1854) университете (Питерхауз и Тринити-колледж). В 1855 стал членом совета Тринити-колледжа. В 1856-1860 был профессором натуральной философии Маришал-колледжа Абердинского университета. В 1858 женился на Кэтрин Мэри Дьюар, дочери главы Маришаль-колледжа Даниэля Дюара. С 1860 возглавлял кафедру физики и астрономии в Кингз-колледже Лондонского университета. В 1865 в связи с серьёзной болезнью (оспа) Максвелл отказался от кафедры и поселился в своем родовом поместье Гленлэр близ Эдинбурга. Продолжал заниматься наукой, написал несколько сочинений по физике и математике. В 1871 в Кембриджском университете возглавил кафедру экспериментальной физики. Организовал научно-исследовательскую лабораторию, которая открылась 16 июня 1874 и была названа Кавендишской - в честь Г. Кавендиша.

Слайд 5

Научная деятельность

• Свою первую научную работу Максвелл выполнил ещё в школе, придумав простой способ вычерчивания овальных фигур. Эта работа была доложена на заседании Королевского общества и даже опубликована в его «Трудах». В бытность членом совета Тринити-колледжа занимался экспериментами по теории цветов, выступая как продолжатель теории Юнга и теории трёх основных цветов Гельмгольца. В экспериментах по смешиванию цветов Максвелл применил особый волчок, диск которого был разделен на секторы, окрашенные в разные цвета. При быстром вращении волчка цвета сливались: если диск был закрашен так, как расположены цвета спектра, он казался белым; если одну его половину закрашивали красным, а другую - жёлтым, он казался оранжевым; смешивание синего и жёлтого создавало впечатление зелёного. В 1860 году за работы по восприятию цвета и оптике Максвелл был награждён медалью Румфорда.

Слайд 6

• В 1857 году Кембриджский университет объявил конкурс на лучшую работу об устойчивости колец Сатурна. Эти образования были открыты Галилеем в начале XVII века и представляли удивительную загадку природы: планета казалась окружённой тремя сплошными концентрическими кольцами, состоящими из вещества неизвестной природы. Лаплас доказал, что они не могут быть твёрдыми. Проведя математический анализ, Максвелл убедился, что они не могут быть и жидкими, и пришёл к заключению, что подобная структура может быть устойчивой только в том случае, если состоит из роя не связанных между собой метеоритов. Устойчивость колец обеспечивается их притяжением к Сатурну и взаимным движением планеты и метеоритов. За эту работу Максвелл получил премию Дж. Адамса.

Слайд 7

Клаузиус

• Одной из первых работ Максвелла стала его кинетическая теория газов. В 1859 году учёный выступил на заседании Британской ассоциации с докладом, в котором привёл распределение молекул по скоростям (максвелловское распределение). Максвелл развил представления своего предшественника в разработке кинетической теории газов Р. Клаузиуса, который ввёл понятие «средней длины свободного пробега». Максвелл исходил из представления о газе как об ансамбле множества идеально упругих шариков, хаотически движущихся в замкнутом пространстве. Шарики (молекулы) можно разделить на группы по скоростям, при этом в стационарном состоянии число молекул в каждой группе остается постоянным, хотя они могут выходить из групп и входить в них. Из такого рассмотрения следовало, что «частицы распределяются по скоростям по такому же закону, по какому распределяются ошибки наблюдений в теории метода наименьших квадратов, то есть в соответствии со статистикой Гаусса». В рамках своей теории Максвелл объяснил закон Авогадро, диффузию, теплопроводность, внутреннее трение (теория переноса). В 1867 показал статистическую природу второго начала термодинамики

Слайд 8

Генрих Герц

• Теория электромагнитного поля и, в особенности, следующий из неё вывод о существовании электромагнитных волн при жизни Максвелла оставались чисто теоретическими положениями, не имевшими никакого экспериментального подтверждения, и современниками зачастую воспринимались как «игра ума». В 1887г. немецкий физик Генрих Герц поставил эксперимент, полностью подтвердивший теоретические выводы Максвелла. Последние годы жизни Максвелл занимался подготовкой к печати и изданием рукописного наследия Кавендиша. Два больших тома вышли в октябре 1879.

Слайд 9

Другие достижения и изобретения

• Изобрёл волчок, поверхность которого, окрашенная в разные цвета, при вращении образовывала самые неожиданные сочетания. При смешении красного и жёлтого получался оранжевый цвет, синего и жёлтого - зелёный, при смешении всех цветов спектра получался белый цвет - действие, обратное действию призмы - «диск Максвелла».
• Описал термодинамический парадокс, много лет не дававший покоя физикам - «демон Максвелла».
• В кинетическую теорию были введены им «распределение Максвелла» и «статистика Максвелла – Больцмана».
• «Число Максвелла»
• Кроме того, Максвелл создал множество небольших шедевров в самых разнообразных областях - от осуществления первой в мире цветной фотографии до разработки способа радикального выведения с одежды жировых пятен.

Слайд 10

Литература

• Максвелл Дж. К. Теория теплоты. СПб., 1888.
• Максвелл Дж. К. Речи и статьи. М.–Л.: 1940.
• Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. М.: Изд. АН СССР, 1954.
• Максвелл Дж. К. Статьи и речи. М.: Наука, 1968.
• Максвелл Дж. К. Трактат об электричестве и магнетизме. В 2-х томах. М.: Наука, 1989. Том 1. Том 2.
• Карцев В.П. Максвелл. (из серии "Жизнь замечательных людей") М.: Молодая гвардия, 1974.

Посмотреть все слайды