Электродинамика

 

Электродинамика – раздел физики, изучающий взаимодействие электрических зарядов. Он включает в себя электростатику как некоторый частный и наиболее простой случай взаимодействия неподвижных зарядов. Взаимодействие между движущимися зарядами удается описать благодаря использованию в электродинамике понятий электрического и магнитного полей, причем часто невозможно отделить одно поле от другого, и поэтому говорят об электромагнитном поле.

 На практике мы, как правило, имеем дело не с отдельными зарядами, а с потоками очень большого числа частиц. Поток заряженных частиц называется электрическим током, причем принято считать, что направление электрического тока совпадает с направлением движения положительных зарядов. Силой тока сквозь поверхность называется величина, равная полному заряду, который проходит через эту поверхность за единицу времени.

 

Магнитное поле создают движущиеся заряды, (электрический ток).

 Переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле (явление электромагнитной индукции). Максвелл теоретически предсказал, что магнитное поле может создаваться не только электрическим током, но и переменным электрическим полем. Согласно Максвеллу, в правой части четвертого уравнения должно стоять дополнительное слагаемое, пропорциональное скорости изменения электрического поля. Если переменное электрическое поле порождает магнитное, а переменное магнитное поле порождает электрическое, то электромагнитное поле может существовать и в отсутствие зарядов. В вакууме электромагнитное поле существует в виде электромагнитных волн, которые распространяются со скоростью света (свет – это тоже электромагнитные волны). Электромагнитные волны обладают энергией и импульсом, и, следовательно, электромагнитное поле – это не просто формальный способ описания взаимодействия зарядов, а такая же физическая реальность, как заряды и электрические токи.

 

Электромагнитные волны

 

Все окружающее нас пространство пронизано электромагнитным излучением. Солнце, окружающие нас тела, антенны радиостанций и телевизионных передатчиков испускают электромагнитные волны, которые в зависимости от их частоты колебаний носят разные названия: радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, рентгеновские лучи. Этот неиссякаемый поток энергии порождают колебания электрических зарядов атомов и молекул. Если заряд колеблется, то он движется с ускорением, а значит, излучает электромагнитные волны. Изменяющийся поток индукции возбуждает вихревое электрическое поле, а оно, в свою очередь, возбуждает вихревое магнитное поле. Процесс захватывает одну точку пространства за другой. Распространяющееся электромагнитное поле и называют электромагнитной волной.

 Русский ученый А.С. Попов применил для регистрации радиоволн когерер – стеклянную трубку с двумя электродами, между которыми помещались мелкие металлические опилки. Когерер под действием электромагнитной волны в сильной степени меняет свое электрическое сопротивление и, включенный в цепь постоянного тока, может управлять работой телеграфного аппарата. Когерер значительно чувствительнее к электромагнитному излучению, чем вибратор Герца. Благодаря этому и другим усовершенствованиям А.С. Попов 7 мая 1895 г. впервые в истории осуществил радиосвязь: на расстояние 250 м были переданы слова «Генрих Герц».