Электричество.

§1 Электромагнитное поле.

Сейчас 4 фундаментальных взаимодействия между элементарными частицами. Они характерны тем, что в них участвуют определенные частицы, обладающие определенными свойствами.

1. Сильное взаимодействие (10^-15 м) между нуклонами.

Это взаимодействие определяет структуру атомных ядер.

2. Электромагнитное

 между заряженными частицами в 100 раз слабее сильного проявляется на всех расстояниях. Радиус действия 10^-14– 10⁵м

3. Слабое взаимодействие

При взаимодействии определенных сортов частиц и играет незаметную роль на микроскопическом уровне.

4. Гравитационное

Меньше, чем 1) в 10⁴⁰ раз

На макроскопическом уровне электромагнитное взаимодействие самое важное.

Почти все силы имеют электромагнитную природу.

Электромагнитное поле – материальный носитель электромагнитного взаимодействия, в котором участвуют заряженные частицы.

Электрический заряд – основное, неотъемлемое свойство частицы, участвующей в э/м взаимодействии. Ему присущи свойства:

• существуют “+” и “-”

• “-” “-” отталкивают, “-” “+” притягивают

• электрический заряд является релятивистски инвариантным: его величина не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется он или покоится

• заряд любого тела кратен зарядку электрона

-в любой электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов не изменяется, это утверждение выражаетзакон сохранения электрического заряда.

Электрическая изолированная система – система зарядов, ограниченная некоторой поверхностью которою не пересекают заряженные частицы.

Рис. 1

Иллюстрацией закона сохранения заряда является, например, реакция аннигиляции электрона и позитрона. При столкновении электрона и позитрона рождается две нейтральные частицы — два фотона (γ-кванты — частицы электромагнитного излучения), т.е.

. (1)

В общем случае электрические и магнитные поля взаимодействуют друг с другом, порождают друг друга. Эти поля тесно связаны друг с другом и выступают в роли единого э/м поля.

1. Электрическое взаимодействие

Рис. 2

электрический зарядэлектрическое полевзаимодействует на зараженные тела.

Свойства электрического поля:

· образуется зарядами и переменными во времени магнитным полем

· действует с силой на заряды

· распространяется с конечной скоростью (с = 3·10⁸ м/с – в вакууме)

- в среде

· является видом материи, обладает массой, энергией, импульсом.

Закон Кулона. Кулон – 1785 – сила взаимодействия – закон:

Точечные заряды q₁и q₂, помещенные в однородную изотропную среду, взаимодействуют друг с другом с силой

(2)

где k - постоянная вид, которой зависит от выбора системы отсчета, в системе СИ (k = 1 Гауссова система); ε₀ — электрическая постоянная; ε — относительная диэлектрическая проницаемость вещества (  1, _воды = 81).

Справедливость закона Кулона предполагает следующие допущения:

• только точечные заряды (Точечный заряд – физическая модель заряженного тела, размеры которого весьма малы по сравнению с расстоянием до других зарядов)

• изотропность среды (свойства среды в окрестностях любой точки одинаковы по всем направлениям)

• однородность среды

• безграничность среды