Электрическое и магнитное поля в вакууме. 
Заряды и токи

Электромагнитные явления проявляются через векторные поля сил, действующих на те частицы вещества, у которых есть электрический заряд или магнитный момент. Движущиеся электрические заряды вызывают ток. Электромагнитные явления проявляются в виде взаимодействия электрических зарядов и токов.

Два электрических заряда qЭ1 и qЭ2 притягиваются или отталкиваются в зависимости от знака заряда, что описывается с помощью закона Кулона:

(1.1).

где — единичный вектор в направлении, а — вектор, направленный от одного заряда к другому и численно равный расстоянию между зарядами. Разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются. Постоянная=10−9/36 Ф/м — размерная величина, найденная экспериментально и названная диэлектрической проницаемостью вакуума.

Сила, действующая на единичный заряд, называется напряженностью электрического поля. В точке расположения второго первый заряд создает напряженность поля.

= = В/м. (1.2).

Для того, чтобы в какой-либо точке пространства существовала напряженность электрического поля, достаточно иметь источник, создающий его (в нашем случае заряд qЭ1). Электрического поля достаточно для описания силы, действующей на неподвижный заряд в вакууме. В материальной среде эта сила изменяется из-за свойств среды. Поэтому вводят в рассмотрение векторное поле, названное электрической индукцией или полем электрического смещения. Вектора и пропорциональны друг другу. Коэффициент пропорциональности называют диэлектрической проницаемостью. Электрическая индукция в вакууме записывается следующим образом:

= = Кл/м2. (1.3).

Если электрические заряды приходят в движение, то возникает ток. Плотность электрического тока, т. е. ток через единицу поверхности определяется числом частиц, прошедших в единицу времени.

= e N А/м2, (1.4).

где е =1.602*10−19 Кл — заряд электрона.

Сила, воздействующая на заряд со стороны электрического поля, вызывает его движение, а значит электрический ток, пропорциональный этому полю, что описывается с помощью закона Ома, дифференциальная форма которого имеет следующий вид:

= Э. (1.5).

Два проводника с током, расположенные неподалеку друг от друга притягиваются или отталкиваются. Если вблизи бесконечно длинного проводника с током I1 на расстоянии r параллельно ему поместить проводник длинной ?2 с током I2, то на него будет действовать сила:

(1.6).

Сила. действующая на отрезок провода длинной 1 м с током 1А называется магнитной индукцией. Бесконечно длинный провод с током I1 создает на расстоянии r магнитную индукцию.

Тл. (1.7).

Векторное поле для магнитной индукции называют магнитным полем. Всякий ток возбуждает магнитное поле. Связь между плотностью тока и возбуждаемой им в пустоте магнитной индукцией:

(1.8).

где dV — элемент объема проводника с током, а r — расстояние от проводника до точки наблюдения. Величину индукции, созданную в заданной точке, от тока, содержащегося в конечном объеме, можно определить интегрированием этого выражения по этому объему.

Вместе с магнитной индукцией вводят напряженность магнитного поля.. Напряженность магнитного поля связана с магнитной индукцией через магнитную проницаемость. Магнитная проницаемость вакуума равна. В вакууме.

= /, (1.9).

где магнитная проницаемость вакуума = 410−7 = 1.2510−6 Гн/м.