5. Электромагнетизм
Многие явления природы (вспышка молнии, взаимодействия магнитов, атомов в твёрдых телах и пр.) можно объяснить только с точки зрения электромагнетизма.
Электромагнетизм – раздел физики, в котором изучаются электрические и магнитные явления.
В электромагнетизме явления природы объясняют с помощью понятий электрического заряда (п.5.1.1.1), электрического (п.5.1.1.5) и магнитного (п.5.2.1) полей.
Электрические явления – совокупность явлений, связанных с существованием, движением и взаимодействием электрических зарядов, осуществляемым посредством электрического поля.
Магнитные явления – совокупность явлений, связанных с взаимодействиями между электрическими токами (п.5.1.2.1), между электрическими токами и магнитами и между магнитами, осуществляемыми посредством магнитного поля.
Традиционно электромагнетизм делят на два раздела:
1. Электричество – раздел электромагнетизма, в котором изучаются электрические явления.
2. Магнетизм – раздел электромагнетизма, в котором изучаются магнитные явления.
5.1. Электричество
5.1.1. Электростатика
Электростатика – раздел электричества, в котором изучаются взаимодействие и условия равновесия неподвижных относительно ИСО электрических зарядов.
5.1.1.1. Электрический заряд. Электромагнитные взаимодействия. Электризация тел
Положим бумажку на стол и несколько раз с нажимом проведём по ней пластмассовой палочкой. Можно отметить, что бумажка притягивается к палочке. Значит, в результате трения они приобрели новое свойство или, как говорят, стали наэлектризованными.
Наэлектризованное тело – тело, обладающее свойствами, проявляющимися в электрических явлениях.
Необходима количественная мера свойств наэлектризованного тела.
Электрический заряд (Q; q) – мера свойств наэлектризованных тел, проявляющихся в электрических явлениях [Q] = 1 Кл – кулон.
Взаимодействия наэлектризованных тел относят к электромагнитным взаимодействиям.
Электромагнитное взаимодействие – взаимодействие между электрически заряженными телами и (или) частицами.
Электризация – процесс сообщения телу (либо перераспределения между частями тела) электрического заряда.
Одним из способов электризации является трение.
Из опытов известно, что существует два вида электрических зарядов. Их условно называют положительными и отрицательными.
5.1.1.2. Взаимодействие точечных электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда
Точечный заряд – заряд, расположенный на теле, размеры которого пренебрежимо малы.
С высокой степенью точности заряд, расположенный на небольшом металлическом шарике, можно считать точечным.
Из опытов известно:
1) одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются;
2) наименьший (элементарный) электрический
заряд, существующий в природе – заряд
электрона
е =
Кл
.
Заряд тела q = Nе , где N – количество элементарных зарядов е в заряде q.
Электрически замкнутая система тел (ЭЗСТ) – система, тела которой не обмениваются зарядами с внешними телами.
3) Во всех ЭЗСТ выполняется закон сохранения электрического заряда: в электрически замкнутой системе тел полный электрический заряд (сумма величин положительного и отрицательного зарядов) остаётся постоянным.
Значит, электрический заряд не возникает из ничего и не исчезает бесследно и может переходить от одного тела к другому при электромагнитных взаимодействиях.
Фундаментальный закон сохранения электрического заряда был сформулирован в 1747 г. Бенджамином Франклином (1706–1790, США).