© Михрин С.Б.

Введение

В первых двух главах предлагаемой Вашему вниманию книги дается последовательное описание электрического поля в терминах скалярного и векторного потенциалов, объединение их в 4-потенциал и установление правил преобразования его при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую. Это описание является достаточным. Можно при первом прочтении книги не отвлекаться на частности, а сосредоточиться именно на этом, читая параграфы 1-5, 10-13.

Однако в силу исторических причин и причин, связанных с удобством использования электродинамики для решения практических задач, общепринятым является описание взаимодействий заряженных тел в терминах электрического и магнитного полей. Между этими полями есть существенная асимметрия. Электрическое поле порождается зарядами. Если заряды неподвижны, то для его описания достаточно задания скалярного потенциала. Для описания электрического поля движущегося заряда необходимо определить и векторный потенциал.

После обобщения электродинамики Максвеллом и открытия электромагнитных волн, для описания которых использовалось и электрическое и магнитное поле, у естествоиспытателей асимметрия между полями вызывала дискомфорт. Предпринимались многочисленные попытки обнаружить магнитные заряды – монополи (отдельно существующие частицы с магнитными зарядами – “северным” и “южным”). Частицы с подобными зарядами обнаружены не были. Сейчас общепринятой точкой зрения на электродинамику является та, что считает магнетизм релятивистским эффектом.

Описанию электромагнитного взаимодействия в терминах электрического и магнитного полей свойственна избыточность. Это большой недостаток, но мы тоже пойдем по этому пути, определяя электрическое и магнитное поле, поскольку, как уже отмечалось выше, описание всех экспериментов сделано с использованием этих полей.

После описания электродинамики с максимальной степенью обобщения в первых четырех главах книги, в последующих главах рассматриваются некоторые частные задачи, важные с точки зрения практического применения электродинамики.

При изучении курса физики рекомендую использовать, кроме данного пособия, Общий курс физики Д.В.Сивухина (т.3,4). При изучении электродинамики особенно полезно познакомиться с т.2 (Э.Парселл. Электричество и магнетизм) и т.3 (Ф.Крауфорд. Волны) Берклеевского курса физики.

Электрическое поле неподвижных зарядов

Человек с проявлениями взаимодействий между заряженными телами в повседневной жизни сталкивается постоянно. Однако систематизировать результаты этих наблюдений, придти к выводу об одинаковой природе, например, молнии, огней “святого Эльма”, искр, проскакивающих между наэлектризованными телами, человек смог в результате долгого пути. Среди того, что мы видим своими глазами, выделим электризацию тел при трении (Гильберт, Герике). Эти эксперименты позволили человеку установить, что тела после электризации могут притягиваться и отталкиваться; что все тела можно разделить на проводники и изоляторы; что электризация одного проводника после соприкосновения с другим проводником уменьшается и т.д.

Тот факт, что электризованные тела могут притягиваться и отталкиваться, приводит нас к необходимости ввести положительные и отрицательные заряды тел (Дюфе, Франклин). Одноименно заряженные тела отталкиваются, а разноименно заряженные – притягиваются.