23. Электромагнитное взаимодействие

Электромагнитное взаимодействие - это тип физического взаимодействия, характеризуемый участием электромагнитного поля. Электромагнитное поле либо излучается, либо поглощается при взаимодействии, либо переносит взаимодействие между телами.

Так, кулоновское притяжение между двумя неподвижными телами, обладающими разноименными электрическими зарядами, осуществляется посредством электрического поля, создаваемого этими зарядами. Если расстояние между телами значительно превышает их размеры, то сила притяжения

(Закон Кулона)

Такая зависимость от расстояния отражает дальнодействующий характер электромагнитного взаимодействия, его неограниченный радиус действия (как и у гравитационного взаимодействия).

В отличие от гравитационного взаимодействия, при котором тела всегда притягиваются, электромагнитное взаимодействие может приводить как к притяжению, так и к отталкиванию между телами. Это отражает существование двух разноименных электрических зарядов: положительного и отрицательного. Разноименные заряды притягиваются, одноименные - отталкиваются. Свободные магнитные заряды в природе не обнаружены.

Электромагнитное взаимодействие ответственно за существование основных кирпичиков вещества - атомов и молекул. Оно определяет взаимодействие положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов в этих микросистемах. Поэтому к электромагнитному взаимодействию сводится большинство сил, которые наблюдаются в макроскопических явлениях: силы упругости и трения, поверхностного натяжения в жидкостях и др.

Свойства различных агрегатных состояний вещества, химические превращения, электрические, магнитные и оптические явления определяются электромагнитным взаимодействием.

Электромагнитную природу имеет явление сверхпроводимости (сверхпроводимость - полное отсутствие сопротивления постоянному току у многих металлов и металлических сплавов при температурах, близких к абсолютному нулю). Электромагнитную природу имеет и явление сверхтекучести (сверхтекучесть - это свойство жидкого гелия протекать без трения сквозь тонкие капилляры и щели при температуре, ниже 2,17 К).

Электромагнитным взаимодействием обусловлены упругое и неупругое рассеяние электронов, позитронов и мюонов, процессы расщепления ядер фотонами и др.

Проявление электромагнитного взаимодействия широко используется в электротехнике, электронике, оптике, квантовой электронике.

Таким образом, электромагнитное взаимодействие обуславливает подавляющее большинство явлений окружающего нас мира.

Явления, в которых участвуют слабые, медленно меняющиеся электромагнитные поля, управляются законами классической электродинамики (слабость электромагнитного поля означает, что его энергия <<mc², где mc² энергия покоя электрона, m - масса электрона; медленное изменение электромагнитного поля означает, что <<, где  -круговая частота изменения поля).

Для сильных или быстроменяющихся полей (~ mc², ~ ) определяющую роль играют квантовые явления. Кванты электромагнитного поля называются фотонами или - квантами. Они характеризуют корпускулярные свойства электромагнитного поля. Масса покоя фотона равна нулю, его электрический заряд тоже равен нулю, а скорость равна скорости света.