Электромагнитное взаимодействие

 

Магнитное поле создается вокруг электрических токов. Если электрические заряды движутся с ускорением, то они излучают электромагнитные волны. Благодаря электрическим и магнитным взаимодействиям атомы не разрушаются и молекулы образуют различные вещества. Гравитационные и электромагнитные силы являются дальнодействующими и распространяются на всю Вселенную.

Электрические силы проявляются при вспышках молнии, при коронном разряде и других атмосферных явлениях, сопровождающихся свечением. Магнитными силами обусловлена сложная игра света и красок в полярных сияниях.

Существование электричества в природе, впервые установил древнегреческий философ Фалес Милетский. Он показал, что если кусок янтаряпотереть о шелк или мех, янтарь обретает способность притягивать мелкие предметы. Янтарь - в переводе с греческого языка, означает электрон.

Примерно в 6 веке до н.э. были известны свойства магнитного железняка (оксида железа) и их действия друг на друга на расстоянии. В 1 веке до н. э. китайцы открыли поразительную способность магнитного железняка ориентироваться в пространстве в определенном направлении. Это позволило им создать первый примитивный компас. Лишь после нескольких столетий компас стал навигационным прибором.

Силы электрического взаимодействия определяются по закону Кулона:

F_эл=кq₁ּq₂/εr²,

где к=1/4πε_o; ε_o=8.85·10^-12 Ф/м - универсальная электрическая постоянная, определяющая интенсивность электростатического взаимодействия. При q₁=q₂=1кг; r =1м, к =9ּ10⁹ Нм²/кг².

Электрическое и магнитное взаимодействие подчиняются закону обратных квадратов. Следовательно, они «дальнодействующие», и их действие ощутимо на больших расстояниях от источника. В 1920 г. датский физик Ханс Эрстед установил, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Этот факт указывает на то, что между электричеством и магнетизмом существует глубокая связь. Вскоре (1931 г.) Майкл Фарадей показал, что переменное магнитное поле создает в проводнике электрический ток. Эти открытия легли в основу генераторов, производящих электрическую энергию за счет механической, и наоборот, существуют машины, превращающие электроэнергию в механическую работу.

В 1865 г. Максвеллу удалось объединить электричество и магнетизм в единую теорию электромагнетизма. Исследования в области электромагнетизма позволили Лоренцу найти формулу для вычисления силы электромагнитного взаимодействия на заряд q_o:

F_эм=F_Л=F_эл +F_маг = q_oE + q_o B sin

Направления магнитной силы ( _маг), определяются по правилу«левой руки». Она перпендикулярна направлениям векторов и .

Электромагнитные взаимодействия происходят между заряженными частицами и телами. Электромагнитные взаимодействия характеризуются безразмерной константой α=е²/ћс=1/137, которая называется тонкой постоянной структурой,т.к.α- определяет величину тонкого расщепления энергетического уровня атома, обусловленной релятивистской зависимостью массы электрона от его скорости. Электромагнитные процессы протекают за время порядка 10^-20–10^-18с. Относительная интенсивность электромагнитного взаимодействия в 137 раз меньше, чем сильного.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что является источником электромагнитных волн?

2. Какие типы взаимодействия являются дальнодействующими?

3. В каких природных явлениях присутствуют электрические и магнитные силы?

4. Кто впервые установил существования электричества в природе?

5. Что означает слово «янтарь»- в переводе с греческого языка?

6. В каком веке были известны взаимодействия магнитных железняков?

7. Какую способность магнитного железняка открыли китайцы в 1 веке до н.э.?

8. Какой вид имеет закон Кулона?

9. Чему равна универсальная, электрическая постоянная ( )?

10. В каком году, датский физик Ханс Эрстед обнаружил вокруг электрического тока магнитное поле?

11. В каком году, Фарадей установил, что переменное магнитное поле создаёт в проводнике электрический ток?

12. В каком году, Максвеллу удалось объединить электричество и магнетизм в теорию электромагнетизма?

13. По какой формуле, Лоренц вычислял силу электромагнитного взаимодействия?

14. Как определяют направление магнитной силы?

15. Между какими объектами наблюдаются электромагнитные взаимодействия?

16. Какой интервал времени охватывает электромагнитное взаимодействие?

17. Во сколько раз меньше интенсивность электромагнитного взаимодействия, чем сильного?