1. Роль электромагнитных взаимодействий в природе. Электрический заряд и его дискретность. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряжённость электрического поля.

В электромагнитном взаимодействии участвуют все заряженные тела, все заряженные элементарные частицы.

Электрический заряд – это характеристика тел или частиц, определяющая их способность к электромагнитному взаимодействию.

Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе: .

Закон взаимодействия неподвижных электрич. зарядов экспериментально установлен и сформулирован Ш. Кулоном для точечных электрич. зарядов – таких заряженных тел, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между ними.

Закон Кулона: модуль силы взаимодействия F двух неподвижных точечных зарядов, находящихся в вакууме, п рямо пропорционален произведению модулей зарядов q₁ и q₂ и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними: (1,1)

где ε₀ – электрическая постоянная (ε₀ = 8,85×10^-12 Ф/м).

Коэффициент пропорциональности в з-не Кулона часто записывают в виде .

З-н Кулона в виде (1.1) справедлив также для заряженных макроскопических тел, имеющих сферическую форму. В этом случае расстояние r определяется между центрами сферич. тел.

З-н Кулона в векторной форме:

где - сила, действующая на заряд q₁ со стороны заряда q₂,

– единичный вектор, вдоль кот. направлен вектор силы,

- радиус-вектор заряда q₁ относительно заряда q₂, .

Сила направлена по прямой (рис. 1.1), соединяющей взаимодействующие точечные заряды (центры сферических зарядов), и наз. силой Кулона. Направление кулоновских сил определяется знаками взаимодействующих зарядов.

Силы электростатического взаимодействия удовлетворяют третьему з-ну Ньютона: , т. е. силы электростатического взаимодействия 2-х зарядов равны по модулю и противоположны по направлению.

Если заряды q₁ и q₂ взаимодействуют в изотропной и однородной среде с диэлектрической проницаемостью ε, то сила Кулона в такой среде определяется выражением: Напряженность электрического поля – векторная величина, равная отношению силы , действующей на неподвижный положительный пробный заряд q₀, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда: , [E]=1Н/Кл=1В/м.

Пробный заряд q₀ – точечный заряд, кот. не должен существенно возмущать исследуемое поле.

Напряженность поля, создаваемого точечным зарядом, в некоторой точке А (рис. 1.2) находится из выражения: , где – радиус-вектор, соединяющий заряд q с данной точкой поля, или в скалярной форме:

12.Магнитное поле. Поле элементарного тока. Магнитный момент элементарного тока. Механизмы намагничивания.

Магнитное поле – силовое поле, действующее на движущиеся (в системе, в которой рассматривается поле) электрические заряды (токи) и на тела, обладающие магнитным моментом. Вместе с электрическим полем образует единое электромагнитное поле. Магнитное поле в некоторой системе отсчета создается только движущимися относительно нее электрическими зарядами.

При помещении в магнитное поле вещества в нем происходят процессы ориентации различных структур, обладающих дипольным магнитным моментом.  Так электроны, перемещаясь по орбитам, образуют элементарные токи и соответствующие магнитные поля или магнитные диполи (рис. 1 а)). Кроме этого, электроны создают магнитный момент за счет вращения вокруг собственной оси, называемый спиновым магнитным моментом.

Магнитный диполь можно характеризовать вектором магнитного момента, численно равным произведению величины элементарного тока на площадь контура, ограниченного этим током в пространстве: m = is, и направленным по нормали к площади контура. Геометрическая сумма всех магнитных моментов образует магнитный момент тела M = ∑ m, который обычно соотносят с объемом вещества V и называют намагниченностью или интенсивностью намагничивания J=M/V (1)

Единицу измерения намагниченности можно определить из выражения (1) [J] = [M/V] = Ам²/м³ = А/м.

Вектор намагниченности совпадает с направлением вектора напряженности и связан с ним линейной зависимостью J=кН