1.1. Електричний заряд. Електромагнітне поле

Заряд частинки - це кількісна міра її здатності до електромагнітної взаємодії. Електрич­ний заряд елементарних частинок матерії є фізичною скалярною величиною, що характеризує властивість їх обопільного відштовхування та при­тягання з силою, значно більшою від сили гравітаційної взаємодії.

При цьому слід ураховувати, що електрони і протони - дві групи елект­ричних елементарних частинок з протилежними властивостями. Частинки однієї групи відштовхуються, а різних груп - притягуються. Якщо під час роз­гляду явища враховують тільки електричні властивості електронів і прото­нів, їх називають елементарними зарядами. Якщо тіло містить однакову кількість рівномірно розподілених електро­нів і протонів, то відносно зовнішнього простору воно нейтральне. Електричний заряд тіла - це фізична скалярна величина, що характери­зує стан тіла стосовно надлишку чи нестачі зарядів будь-якого знака. Заряд тіла є кількісною харак­теристикою його здатності до електромагнітної взаємодії.

1.2 Загальна характеристика магнітного поля

Елементарні електричні заряди, що безперервно рухаються, завжди ото­чені матеріальним фізичним полем, яке забезпечує їх взаємодію й об'єднує в різноманітні системні утворення. Це фізичне поле назвали електромаг­нітним. Електромагнітне поле є об'єктивно існуючим різновидом матерії, яке мас певні властивості. Деякі з них: маса, енергія, кількість руху - мають такі самі властивості, що і частинки матерії. Механічна дія на електричний заряд - основний вияв електромагнітно­го поля, яке має досить складну природу. У різних умовах воно може ви­являтися неоднаково, що враховано в його повному визначенні. Електромагнітне поле - один із видів матеріального поля, одна з форм руху матерії, це матеріальний фізичний процес, що відбувається у прос­торі та часі і виявляється своєю дією на електричний заряд; характеризу­ється наявністю в одному й тому ж просторі нерозривно пов'язаних між собою електричного та магнітного полів.

1.3 Електричне поле. Напруженість електричного поля

Електричне поле - одна із форм електромагнітного поля. Воно виявляє себе через механічну дію на пробний, нерухомий відносно спостерігача електричний заряд, розташований у полі. Ураховуючи, що сила лінійно залежить від значення пробного заряду, характеристикою поля в точці природно вважати відношення сили до пробного заряду, який вважають додатним: =/Q₀ . Цю векторну величину Е назвали напруженістю електричного поля. Напруженість електричного поля - це фізична векторна величи­на, що є силовою характеристикою електричного поля в даній точці і об­числюється як відношення механічної сили, яка діє на нерухомий позити­вний пробний заряд, розміщений в цій точці, до значення заряду, за умо­ви наближення останнього до нуля.

1.4 Закон Кулона

Взаємодія точкових електри­чних зарядів описується експе­риментально встановленим законом Кулона, який стверджує:

1. Заряди одного знака відштовхуються, різних знаків - притягуються.

2. Сила взаємодії зарядів пропорційна до значень цих зарядів.

3. Сила взаємодії зарядів обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

4. Напрям сили взаємодії зарядів збігається з лінією, що їх з'єднує (рис. 1.2).

5. Сила взаємодії зарядів залежить від властивостей середовища, в якому вони розташовані. Ці положення записують формулою: .Cилу відштовхування умовно вважають додатною. Коефіцієнт к визначається вжи­тою системою одиниць та раціо­нальністю наступних електротех­нічних формул. У системі СІ його значення дорівнює 1/4. ТомуУ формулюванні закону зазначено відстань між зарядами і те, що напрям сили взаємодії збігається з лінією, яка з'єднує заряди. Це свідчить, що закон Кулона справедливий лише для точкових зарядів.Точковими вважають заря­ди, розміри яких досить малі порівняно з відстанями між ними.