26) Частные законы сохранения в незамкнутых системах.
Силовые поля
1) Электромагнитное поле. Электрический заряд и его свойства.
Электромагнитное поле, особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами (см. Поля физические). Э. п. в вакууме характеризуется вектором напряжённости электрического поля Е и магнитной индукцией В, которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы. Наряду с векторами Е и В, измеряемыми непосредственно, Э. п. может характеризоваться скалярным j и векторным А потенциалами, которые определяются неоднозначно, с точностью до градиентного преобразования (см. Потенциалы электромагнитного поля). В среде Э. п. характеризуется дополнительно двумя вспомогательными величинами: напряжённостью магнитного поля Н и электрической индукцией D (см. Индукция электрическая и магнитная).
Поведение
Э. п. изучает классическая электродинамика,
в произвольной среде оно описывается
Максвелла
уравнениями,
позволяющими определить поля в зависимости
от распределения зарядов и токов.
Микроскопические Э. п., созданные отд.
элементарными частицами, характеризуются
напряжённостями микроскопических
полей: электрического поля е
и магнитного h.
Их средние значения связаны с
макроскопическими характеристиками
Э. п. следующим образом:
,
.
Микроскопические поля удовлетворяют
Лоренца
— Максвелла уравнениям.
Э. п. неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами; при ускоренном движении частиц Э. п. "отрывается" от них и существует независимо в форме электромагнитных волн.
Порождение Э. п. переменным магнитным полем и магнитного поля — переменным электрическим приводит к тому, что электрические и магнитные поля не существуют обособленно, независимо друг от друга. Компоненты векторов, характеризующих Э. п., образуют, согласно относительности теории, единую физ. величину — тензор Э. п., компоненты которого преобразуются при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой в соответствии с Лоренца преобразованиями.
электри́ческий заря́д
величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия заряженных частиц; источник электромагнитного поля. Электрический заряд любых заряженных тел — целое кратное элементарного электрический заряда е. Электрический заряд составляющих адронов — кварков — дробные (кратны 1/3 е). Полный электрический заряд замкнутой системы сохраняется при всех взаимодействиях.
* * *
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД
ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ ЗАРЯ́Д, источник электромагнитного поля (см. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ), связанный с материальным носителем; внутренняя характеристика элементарной частицы, определяющая ее электромагнитные взаимодействия. Электрический заряд является физической величиной, характеризующей свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия, и определяющей значения сил и энергий при таких взаимодействиях. Электрический заряд — одно из основных понятий учения об электричестве. Вся совокупность электрических явлений есть проявление существования, движения и взаимодействия электрических зарядов. Электрический заряд является неотъемлемым свойством некоторых элементарных частиц (см. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ). Фундаментальными свойствами электрического заряда являются: существование двух видов заряда, его инвариантность (см. ИНВАРИАНТНОСТЬ), дискретность (см. ДИСКРЕТНОСТЬ), аддитивность (см. АДДИТИВНОСТЬ) и подчинение закону сохранение заряда. Имеется два вида электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными. Заряды одного знака отталкиваются, разных знаков — притягиваются друг к другу. Заряд наэлектризованной стеклянной палочки условно стали считать положительным, а смоляной (в частности, янтарной) — отрицательным. В соответствии с этим условием электрический заряд электрона (см. ЭЛЕКТРОН (частица)) отрицателен (греч. «электрон» — янтарь). Заряд макроскопического тела определяется суммарным зарядом элементарных частиц, из которых состоит это тело. Чтобы зарядить макроскопическое тело нужно изменить число содержащихся в нем заряженных элементарных частиц, т. е. перенести на него или удалить с него некоторое количество зарядов одного знака. В реальных условиях такой процесс обычно связан с перемещением электронов. Тело считают заряженным только в том случае, если на нем находится избыток зарядов одного знака, составляющий заряд тела, обозначаемый обычно буквой q или Q .Если заряды размещены на точечных телах, то сила взаимодействия между ними может быть определена по закону Кулона (см. КУЛОНА ЗАКОН). Единицей заряда в СИ является кулон (см. КУЛОН (единица количества электричества))— Кл. Электрический заряд Q любого тела дискретен, существует минимальный, элементарный электрический заряд (см. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД) е, которому кратны все электрические заряды тел: Q = n.е. Простейший прибор для измерения заряда — электроскоп (см. ЭЛЕКТРОСКОП). Минимальный заряд, существующий в природе, — это заряд элементарных частиц. В единицах СИ модуль этого заряда равен: е = 1,6.10-19Кл. Любые электрические заряды в целое число раз больше элементарного. Элементарным электрическим зарядом обладают все заряженные элементарные частицы. В конце 19 в. был открыт электрон — носитель отрицательного электрического заряда, а в начале 20 в, — протон, обладающий таким же по величине положительным зарядом; таким образом, было доказано, что электрические заряды существуют не сами по себе, а связаны с частицами, являются внутренним свойством частиц (позднее были открыты и другие элементарные частицы, несущие положительный или отрицательный заряд той же величины). Заряд всех элементарных частиц (если он не равен нулю) одинаков по абсолютной величине. Элементарные гипотетические частицы — кварки, заряд которых равен 2/3е или +1/3е, не наблюдались, однако в теории элементарных частиц предполагается их существование. Инвариантность электрического заряда установлена экспериментально: величина заряда не зависит от скорости, с которой он движется (т. е. величина заряда инвариантна относительно инерциальных систем отсчета, и не зависит от того, движется он или покоится). Электрический заряд аддитивен, т. е. заряд любой системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему. Электрический заряд подчиняется закону сохранения, который был установлен после проведения множества опытов. В электрически замкнутой системе полный суммарный заряд сохраняется и остается постоянным при любых физических процессах, происходящих в системе. Этот закон справедлив для изолированных электрических замкнутых систем, в которые заряды не вносятся и из которых они не выносятся. Этот закон действует и для элементарных частиц, которые рождаются и аннигилируют парами, суммарных заряд которых равен нулю.