Давайте рассмотрим внутреннюю структуру раздела электродинамика в том виде, в котором это нужно для понимания школьниками и требует любая серьезная всероссийская Олимпиада по физике. Есть две ветви, на которые разделяется электродинамики. Первая — это «неподвижные заряды», которая приводят к так называемой «электростатике» со своими законами, со своими формами и формулами. Но это тупиковая ветвь, и она на этом заканчивается.
Вторая ветвь про движущиеся заряды разделяется на две части. Первая – это «постоянный ток», вторая – «переменный». Постоянный ток приводит к ветви, которая называется «магнитостатика», то есть постоянное магнитное поле. Вторая, наиболее интересная ветвь «переменный ток» приводит к переменному электрическому и переменному магнитному полям, которые тесно связаны между собой. Они создают так называемое электромагнитное поле.
Очень важно для понимания, знать общую структуру предмета, о котором мы говорим. Сейчас основная задача физики создать единую теорию поля. Пока это не удалось. Есть какая-то загадка природы, заключающаяся в том, что в электродинамике удалось создать единую теорию электродинамики, которая заключена в 4-х уравнениях Максвелла. В курсе общей физики они изучаются и работают.
Представьте, например, что в ВУЗе преподаватели на первой лекции выходят к доске, записывают четыре уравнения Максвелла и говорят, до свидания. Далее мы переходим к практике применения этих уравнений к решению задач. И всё. Так можно было бы сделать, потому что в этих четырёх уравнениях заключена вся электродинамика.
Но если посмотреть глубже, то так делать категорически запрещено по одной простой причине. Дело в том, что эти четыре уравнения Максвелла основаны на математике, изучение которой происходит после того, как в физике возникает необходимость в этих уравнениях. То есть теория поля, о которой идёт речь, возникает чуть позже. Поэтому именно из-за этого нельзя поступать таким образом. Олимпиада по математике является отличным примером такой зависимости. Без базовых знаний математики, уравнения Максвелла не будут освоены с нужной точностью.
По общей идее учителей и преподавателей сначала нужно поговорить о теории поля, ввести понятие ротора, дивергенции и так далее. И после этого только можно говорить о правильном и чётком понимании уравнений Максвелла.
Стоит отметить, что даже в рамках модельного представления очень сложны некоторые физические и математические понятия этого раздела. Есть, например, простой вопрос — что такое электростатическое поле или зачем вообще физике нужно понятие поля? Представьте себе, у нас имеется один заряд, на некотором расстоянии другой заряд. Как возникает между ними сила взаимодействия? То есть, на языке домохозяйки, как один заряд чувствует другой? Это идеологически сложный момент. Кстати этот вопрос возникал гораздо раньше ещё в механике и в последнее время все чаще включается в состав сложных вопросов на всероссийские дистанционные олимпиады по математике и физике.
