physics.zfftt.kpi.ua

Усі сили, що спостерігаються в природі й використовуються людиною, є проявами всього чотирьох фундаментальних (таких, що не зводяться до інших) взаємодій: гравітаційної, електромагнітної, сильної (ядерної) та слабкої. При цьому останні дві взаємодії є відповідальні лише за процеси в ядрах атомів та елементарних частинках, так що всі властивості тіл і явища (крім гравітації), які спостерігаються на відстанях від розмірів атома і більше, мають електромагнітну природу. Зокрема, це стосується сил пружності, тертя й опору, сил міжмолекулярної взаємодії, тощо. Електромагнітна взаємодія зумовлює хімічні реакції та такі суб'єктивні відчуття, як смак і запах. Врешті й світло, завдяки якому існує саме життя, має електромагнітну природу.

Гравітація або ’’всесвітнє тяжіння“ існує між будь-якими матеріальними об'єктами. Але електромагнітна взаємодія спостерігається тільки між частинками, що мають електричний заряд. Таким зокрема є електрони та протони – частинки, що входять до складу атомів речовини.

 Електричний заряд є й ознакою, й фізичною величиною – кількісною мірою електромагнітної взаємодії. Одиницею електричного заряду є кулон (1Кл).

Заряд є невіддільною від частинки характеристикою. Тому зазвичай говорять не про ’’взаємодію частинок, які мають електричний заряд“, а просто про взаємодію зарядів.

Природу електричного заряду ще достеменно не встановлено, але його властивості є добре вивчені. Головні властивості електричного заряду такі:

– Існує два види заряду, що називаються позитивним і негативним. При цьому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні притягаються.

– Заряд – дискретна величина. Усі заряджені елементарні частинки, що можуть існувати у вільному стані, зокрема електрони і протони, що входять до складу атомів і молекул, мають заряди однакової величини \({e}=\pm{1,6}\cdot{10^{-19}}\) Кл, яка називається елементарним зарядом. Тому заряд усякого макроскопічного тіла теж є дискретним. Одначе через гранично малу величину е та велику кількість молекул у тілі можна вважати, що заряд у ньому розподіляється неперервно і може змінюватися на будь-яку величину.

– Для заряду виконується універсальний закон збереження:

– Взаємодія між зарядженими частинками здійснюється не безпосередньо, а передається від точки до точки із скінченною швидкістю і здійснюється через електромагнітне поле, що існує навколо кожного заданого заряду й діє на будь-який інший заряд. У загальному випадку сила електромагнітної взаємодії залежить від величини зарядів, їхнього взаємного розташування та стану руху. Але ця залежність є такою, що електромагнітну силу \(\vec{F}\) завжди можна розділити на дві складові – електричну \(\vec{F}_{e}\) і магнітну \(\vec{F}_{м}\) – так, що

При цьому електрична сила визначається величиною і просторовим розташуванням зарядів, магнітна – їхнім станом руху. Відповідно й електромагнітне поле можна трактувати як сукупність електричного та магнітного полів. Така можливість є дуже зручною й продуктивною, але не означає існування в природі двох окремих названих полів.

Електричне та магнітне поля є двома різними проявами єдиного електромагнітного поля.