Раздел I. Электромагнитное поле. Введение в раздел: «Электромагнитное поле».

2.Физические основы электромагнитного поля.

Электромагнитным взаимодействием называют взаимодействие между электрически заряженными частицами или макроскопическими заряженными телами.

Раздел физики, в котором изучаются электромагнитные взаимодействия, называют электродинамикой.

Электромагнитным полем называется форма материи, посредством которой осуществляются электромагнитные взаимодействия заряженных частиц или тел движущихся в данной системе отсчете.

Современная физика основывается на теории близкодействия: согласно этой теории переменные электромагнитные поля распространяются в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света и воздействуют на заряженные частицы или тела, находящиеся в пространстве. Конечность скорости распространения электромагнитных взаимодействий лежит в основе специальной теории относительности.

В теории дальнодействия, предшествовавшей теории близкодействия, считалось, что все взаимодействия (например: электромагнитные и гравитационные) распространяются с бесконечно большой скоростью, то есть осуществляются мгновенно, непосредственно между частицами и телами, удаленными друг от друга. В настоящее время теория дальнодействия представляет лишь исторический интерес.

Электромагнитное поле может самостоятельно существовать в виде электромагнитных волн в вакууме. Это свидетельствует о том, что поле, являясь формой материи, может существовать при отсутствии другой формы материи-вещества. Наряду с этим электромагнитное поле обладает такими характеристиками, которые присущи веществу, а именно: энергией, массой и количеством движения.

Масса электромагнитного поля в единице объема определяется как частное от деления энергии поля в единице объема на квадрат скорости распространения электромагнитной волны в вакуум, равной скорости света. Количество движения электромагнитного поля, отнесенное к единице объема, равно произведению массы поля в единице объема на скорость распространения электромагнитной волны в вакууме.

При распространении электромагнитного поля одновременно с движением потока электромагнитной энергии происходит движение массы поля и количества движения.

Масса электромагнитного поля, заключенная в единице объема, несоизмеримо мала по сравнению с массой (плотностью) всех известных веществ. Даже при максимально достижимых в настоящее время напряженностей электрического и магнитного полей массы электромагнитного поля в единице объема оказывается равной . Тем немение наличие массы электромагнитного поля имеет принципиальное значение, поскольку в этом отражена известная инерционность процессов в электромагнитном поле. В одних случаях электромагнитное поле распределено в пространстве непрерывно, а в других обнаруживает дискретную структуру, проявляющуюся в виде квантов изученного поля. Электромагнитное поле может превращаться в вещество, а вещество в поле. Так электрон и позитрон превращаются в 2 кванта электромагнитного излучения, а при исчезновении фотона возникает пара-электрон и позитрон. Превращение поля в вещество, а вещества в поле соответствует превращению одного вида материи в другой. Пространство и время являются формами существования электромагнитного поля.

Любые возмущения поля в диэлектрике с огромной скоростью, для вакуума равной примерно , передаются на большие расстояния.