Пространство и время в физике. Системы отсчета. Принципы относительности. Преобразования Галилея (стр. 3 из 11)
Электромагнитное взаимодействие – взаимодействие заряженных тел, посредством электромагнитного поля. Заряженное тело – тело, обладающее зарядом. Заряд есть свойство заряженных тел. Оно проявляется в том, что:
1) заряженное тело является источником электромагнитного поля,
2) заряженное тело реагирует на силовое действие электромагнитного поля.
Величина заряда определяется в физических измерениях, по тем или иным проявлениям электромагнитного взаимодействия. Например посредством закона Кулона.
Заряд – величина скалярная и выражается действительным числом: <0, =0, >0. кроме того
, относительно преобразований Лоренца. Заряд – величина аддитивная: заряд любой системы заряженных тел или частиц = алгебраической сумме зарядов отдельных тел. Заряд кратен элементарному заряду: 
Кл. – это электрон, а + - позитрон.То есть заряд по природе дискретен. Закон сохранения заряда относится к фундаментальным законам физики. Он гласит: в изолированной системе электрический заряд сохраняется, то есть
(1).Если заряд есть свойство заряженных тел и частиц, то электромагнитное поле – вид материи (отличный в макромире от вещества). Его основное свойство – нелокализуемость. Кроме того, оно обладает проницаемостью. В общем случае электромагнитное поле переменное, оно стремиться рассеяться в пространстве.
Электромагнитное поле как физический объект характеризуется энергией, импульсом и моментом импульса. В модели Максвелла эти величины не используются в качестве исходных характеристик электромагнитного поля (так как они не отражают его специфики). К таким первичным характеристикам относятся электрический Е и магнитный В векторы. Посредством их выражается силовое действие электромагнитного поля, на внесенный в него электрический заряд.
Величины Е и В определяются равенствами:
(2)Где
- силы действия электромагнитного поля.В общем случае на точечный заряд в электромагнитном поле действует сила Лоренца:
(складывается из электрических и магнитных сил).Электромагнитное поле – целостный объект. Его разделение на эл. и маг. составляющие – относительно, зависит от выбора ИСО.
Электромагнитное поле предельно релятивистский объект. Как целостный объект оно характеризуется релятивистсими инвариантами ( величины сохраняющиеся относительно преобразований Лоренца):
(4). Это значит, что если электромагнитное поле рассматривать относительно систем k и k/, то 
(5) здесь имеет место законы преобразования декартовых компонент векторов Е и В: 
(6). Где 
, 
.Из (6) следует, если
, то 
.7. Взаимод.непод.зарядов(закон Кулона), взаимод.эл.токов (закон Ампера), электромагнит.индукции (закон Фарадея). Уравнение Максвелла .
2 неподвижных точечных заряда взаимодействуют с силами, прямопропорциональными произведению модулей зарядов и обратнопропорциональными квадрату расстояния между ними.
- это в вакууме. k - постоянная Кулона 
. 
- электрическая постоянная, входящая в число фундаментальных постоянных. 
- в веществе. 
- диэлектрическая постоянная среды, показывающая во сколько раз взаимодействие зарядов в среде слабее, чем в вакууме.Закон Кулона в векторной форме:
. Где 
- сила, действующая на 1 заряд со стороны 2. 
- радиус-вектор от 1 ко 2.Замечание: закон Кулона справедлив для сферически заряженных тел, считается, что весь заряд скомпенсирован в центре сферы.
Закон Ампера: Для двух токов
и 
малой длины 
и 
, находящихся на расстоянии 
друг от друга, сила взаимодействия определяется выражением: 
- для далеко расположенных проводников с током. 
- для близко. 
, 
.Где
- величина магнитной индукции, 
- магнитная постоянная = 4π 
, μ – магнитная проницаемость среды, показывающая во сколько раз магнитное взаимодействие в среде сильнее, чем в вакууме.Закон Фарадея: при всяком изменении магнитного потока, пронизывающий замкнутый проводник с током, в последнем возникает эл.ток, величина которого пропорциональна скорости изменения магнитного потока.
. Знак минус возникает из правила Ленца, согласно которому, индукционный ток, возникающий в проводнике образует магнитный поток, величина которого имеет противоположное значение изменению внешнего магнитного потока. Иначе говоря, индукционный ток имеет такое направление, что собственный магнитный поток стремиться скомпенсировать изменение потока, которым он вызван. 
- закон электромагнитной индукции, где 
- электродвижущая сила.Уравнение Максвелла:
- векторное произведение. 
- скалярное произведение 2 векторов (набла * вектор А) 
.В дифференциальной форме:
1)
( закон электромагнитной индукции Фарадея). – переменное во времени магнитное поле, порождает в каждой точке пространства вихревое электрическое.2)
- линии магнитной индукции не имеют ни стоков, ни источников; они замкнуты, нет магнитных зарядов, подобных электрическим.3)
- линии вектора Е начинаются и заканчиваются в точках, где 
, т.е. на электрических зарядах.4)
-источник осн. вихр. магн. поля является перемен. во времени эл. поля и эл. тока ( j – плотность тока, после знака + - ток смещения)Энергия и импульс электромагнитного тока.
Плотность энергии электромагнитного поля:
, 
- энергия:V – объем, в котором рассчитываем энергию.
.Импульс: под ним понимают поток энергии через поверхность, которая определяется вектором Угнова – Поинтинга:
- векторное произведение векторов. 
- мощность потока.11.
Электромагнитные колебания, колеблющиеся с помощью колебательного контура. Периодически повторяющиеся изменения силы тока в катушке и напряжения на конденсаторе, совершаемые без потребления энергии от внешних источников называются свободными электромагнитными колебаниями.