Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

Электрическое поле удобно изображать гра­фически с помощью силовых линий; касатель­ные, нанесенные в каждой точке этих силовых линий, определят направление вектора напря­женности поля.

Теперь обратимся к электрическим явле­ниям. Для них основной закон — закон Куло­на. Он определяет взаимодействие точечных зарядов в вакууме:

F=kq1q/r2,

где k — коэффициент, зависящий от выбора единиц для измерения зарядов q1 и q, расстоя­ния между ними r и силы F, приложенной к каж­дому заряду.

При измерении этих величин в единицах Международной системы, т. е. зарядов в куло­нах (а•сек), расстояния в метрах и силы в нью­тонах, коэффициент k будет равен 9•109, а формула приобретет следующий вид:

F= 9•109q1q/r2.

Введем в нее коэффициент 4p так же, как это было сделано в формуле закона Ампера:

Заменив (1/36p)•109 обозначением e0, получим

закон Кулона в рационализированой форме:

F=q1q/4pe0r2,

где e0=(1/36p)•10-9 а•сек/в•м. Эта величина называется электрической постоянной вакуума.

Если же поместить заряды в диэлектрик, т. е. в среду, которая влияет на силу взаимо­действия, величина силы изменится и придется учитывать относительную диэлектрическую проницаемость среды e:

F=q1q/4pee0r2.

Рассматривая взаимодействие зарядов с точ­ки зрения теории близкодействия (q1 образует поле, a q испытывает его действие), находим напряженность электрического поля для точеч­ного заряда:

Е=F/q=q1/4pee0r2

и находим силу, действующую на заряд в любой точке поля:

Fq.

Чтобы упростить вычисление силовой ха­рактеристики поля (Е), Максвелл ввел новую характеристику — D: электрическое смещение:

D=ee0E.

В Международной системе для D нет спе­циального названия. Электрическое смещение измеряется единицей

а•сек/м, т. е. кулон/м2

Таким образом, электрическое смещение можно рассматривать как характеристику об­разования электрического поля в среде, когда заряды, связанные в атомах и молекулах ве­щества, смещаются. Мера этого процесса — заряд, сместившийся через единицу поверхно­сти.

Таким образом, в основные законы были введены две постоянные, характеризующие ва­куум,— электрическая e0 и магнитная m0. При этом само понятие вакуума обогатилось новым содержанием, которое расширяет наше пред­ставление об отвлеченном безвоздушном прост­ранстве.

ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Новое содержание закона электромагнитной индукции

Джемс Клерк Максвелл родился в том же году, когда Фарадей открыл электромагнитную индукцию. Через 30 лет Максвелл обогатил открытие Фарадея более глубоким физическим содержанием, а затем разработал теорию взаи­мосвязи электрических и магнитных явлений — теорию электромагнитного поля.

Изучая электромагнитную индукцию, Мак­свелл обратил внимание на то, что Фарадей не заметил. Его заинтересовала причина, порож­дающая ток в проводнике, когда магнитное поле изменяется. Он хотел понять, как и по­чему это происходит.

Ток — это перемещение свободных зарядов в проводнике. Они приходят в движение, лишь когда существует электрическое поле. А един­ственная возможность появления электрического поля связана в свою очередь с изменением маг­нитного поля, в котором находится проводник. Учитывая это, можно представить себе явление электромагнитной индукции так: при изменении магнитного поля вокруг него возникает вихре-

210