Электромагнитное поле

Установлено существование материи в двух формах: вещества и поля. Предметом нашего изучения является электромагнитное поле.

Под электромагнитным полем понимают особую форму материи, с помощью которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами. Электромагнитное поле, как и вещество, имеет следующие свойства: обладает массой, импульсом, переносит энергию, испытывает воздействие гравитационных сил.

Электромагнитное поле представляет собой взаимосвязь двух полей: электрического и магнитного. Разделение единого электромагнитного поля на электрическую и магнитную составляющие имеет относительный характер. Источниками электромагнитного поля являются электрические заряды. Причем электрическое поле порождается электрическим зарядом, независимо от того, находится он в покое или движется в выбранной системе координат. Магнитное поле порождается движущимся зарядом, т.е. электрическим током.

Относительный характер электромагнитного поля связан с выбором системы отсчета. Напомним, что система отсчета представляет собой совокупность элементов: тело отсчета, система координат и часы, служащие отсчету времени. Если в выбранной системе отсчета электрический заряд движется прямолинейно с постоянной скоростью, то он порождает и электрическое, и магнитное поле. Однако для наблюдателя, движущегося в направлении движения заряда с той же скоростью, заряд будет восприниматься неподвижным и, следовательно, будет порождать только электрическое поле. Для наблюдателя это поле будет электростатическим, т.к. порождено неподвижным электрическим зарядом.

В природе, как известно, существуют положительные и отрицательные заряды. Элементарным положительным зарядом считают заряд протона. Элементарным отрицательным – заряд электрона. Численные значения (модули) этих зарядов одинаковы, а знаки – разные. Численное значение элементарного заряда составляет q₀=1,6×10^-19 Кл.

Электрическое поле описывается вектором напряженности и вектором индукции . Магнитное поле описывается вектором напряженности и вектором индукции . Таким образом, в целом электромагнитное поле описывается четырьмя векторами , , , .

В международной системе СИ единицами измерения указанных физических величин являются следующие: напряженность электрического поля (Е) – вольт на метр (); индукция электрического поля (D) – кулон на квадратный метр (); напряженность магнитного поля (Н) – ампер на метр (); индукция магнитного поля (В) – тесла (Тл);

Электромагнитное поле распространяется в пространстве с течением времени с некоторой скоростью, которая в вакууме равна скорости света (с=3×10⁸ м/с), поэтому векторы электромагнитного поля являются функциями пространственных координат и времени.

Источники электромагнитного поля (заряды) и векторные характеристики поля связаны между собой с помощью соответствующих уравнений, которые выражают законы электродинамики.