Какова природа электрического поля кратко

Электрическое поле. Действие электрического поля на электрические заряды.

Электрическое поле — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие электрически заряженных частиц.

Электрическое поле — это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие электрически заряженных частиц.

Введение понятия электрического поля понадобилось для объяснения взаимодействия электрических зарядов, т. е. для получения ответа на вопросы: почему возникают силы, действующие на заряды, и как они передаются от одного заряда к другому?

Понятия электрического и магнитного полей ввел великий английский физик Майкл Фарадей. Согласно идее Фарадея, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот. По мере удаления от заряда поле ослабевает.

С введением понятия поля в физике утвердилась теория близкодействия, главным отличием которой от теории дальнодействия является идея о существовании определенного процесса в пространстве между взаимодействующими телами, который длится конечное время.

Идея эта получила подтверждение в работах великого английского физика Дж. К. Максвелла, который теоретически доказал, что электромагнитные взаимодействия должны распространяться в пространстве с конечной скоростью — с, равной скорости света в вакууме (300 000 км/с). Экс­периментальным доказательством этого утверждения явилось изобретение радио.

Электрическое поле возникает в пространстве, окружающем неподвижный заряд, точно так же, как вокруг движущихся зарядов — токов либо постоянных магнитов — возникает магнитное поле. Магнитные и электрические поля могут превращаться друг в друга, образуя единое элект­ромагнитное поле. Электрическое поле (как и магнитное) является лишь частным случаем обще­го электромагнитного поля. Переменные электрические и магнитные поля могут существовать и без зарядов и токов, их породивших. Электромагнитное поле переносит определенную энергию, а также импульс и массу. Таким образом, электромагнитное поле — физическая сущность, обла­дающая определенными физическими свойствами.

Итак, природа электрического поля состоит в следующем:

1. Электрическое поле материально, оно существует независимо от нашего сознания.

2. Главным свойством электрического поля является действие его на электрические заряды с некоторой силой. По этому действию устанавливается факт его существования. Действие поля на единичный заряд — напряженность поля — является одной из его основных ха­рактеристик, по которой изучается распределение поля в пространстве.

Электрическое поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Со временем оно не меняется, неразрывно связано с зарядами, его породившими, и существует в пространстве, их окружающем.

Источник

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

После длительной борьбы теория близкодействия одержала оконча­тельную победу. Расскажем кратко, как это произошло, а также расска­жем о том, что такое электриче­ское поле.

Идеи Фарадея. Решительный по­ворот к представлениям близкодей­ствия был начат великим английским ученым Майклом Фарадеем, а окончательно завершен Максвеллом. По теории действия на расстоя­нии один заряд непосредственно чув­ствует присутствие другого. При пе­ремещении одного из зарядов, на­пример Л (рис. 1), сила, действую­щая на другой заряд — В, мгновенно изменяет свое значение. Причем ни с самим зарядом В, ни с окружающим его пространством никаких измене­ний не происходит.

Согласно идее Фарадея электри­ческие заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и, наоборот. По мере удаления от заряда поле ослабевает.

Первоначально эта идея выража­ла лишь уверенность Фарадея в том, что действие одного тела на другое через пустоту невозможно.

Доказательств существования по­ля не было. Такие доказательства и нельзя получить, исследуя лишь взаимодействие неподвижных заря­дов. Успех к теории близкодействия пришел после изучения электромаг­нитных взаимодействий движущих­ся заряженных частиц. Вначале было доказано существование переменных во времени полей и только после этого был сделан вывод о реаль­ности электрического поля непо­движных зарядов.

Скорость распространения элек­тромагнитных взаимодействий. Осно­вываясь на идеях Фарадея, Мак­свелл сумел теоретически доказать, что электромагнитные взаимодей­ствия должны распространяться в пространстве с конечной скоростью.

Это означает, что если слегка передвинуть заряд А (рис. 1), то сила, действующая на заряд В, изменится, но не в то же мгновение, а лишь спустя некоторое время:

где АВ — расстояние между заря­дами, а с — скорость распростра­нения электромагнитных взаимодей­ствий. Максвелл нашел, что она равна скорости света в вакууме, Т.е. 300 000 км/с. При перемещении наряда А электрическое поле вокруг Заряда В изменится спустя время t. Значит, между зарядами в вакууме происходит какой-то процесс, в ре­зультате которого взаимодействие между ними распространяется с ко­нечной скоростью.

Существование определенного процесса в пространстве между взаимодействующими телами, кото­рый длится конечное время, — вот главное, что отличает теорию близкодействия от теории действия на рас­стоянии. Все прочие аргументы в пользу той или другой теории не могут считаться решающими. Прав­да, эксперимент по проверке равенствапри перемещении зарядов трудно осуществить из-за боль­шого значения скорости с. Но в этом сейчас,после изобретения радио, нет нужды.

Радиоволны. Передача информации с помощью электромагнитных волнназывается радиосвязью. Сейчас вы можете прочитать в газетах, что радиоволны от космической стан­ции, приближающейся к Венере, до­ходят до Земли более чем через 4 мин. Станция уже может сгореть в атмосфере планеты, а посланные ею радиоволны еще долго будут блуж­дать в пространстве. Таким обра­зом, электромагнитное поле обна­руживает себя как нечто реально существующее.

Что такое электрическое поле? Мы знаем, что электрическое поле существует реально; его свойства можно исследовать опытным путем. Но мы не можем сказать, из че­го это поле состоит. Здесь мы дохо­дим до границы того, что известно науке.

Дом состоит из кирпичей, плит и других материалов, которые в свою очередь состоят из молекул, моле­кулы — из атомов, атомы — из эле­ментарных частиц. Более же простых образований, чем элементарные час­тицы, мы не знаем. Так же обстоит дело и с электрическим полем, ни­чего более простого, чем поле, мы не знаем. Поэтому о природе электрического поля мы можем сказать:

во-первых, поле материально; оно существует независимо от нас, от на­ших знаний о нем;

во-вторых, поле обладает определенными свойствами, которые не позволяют спутать его с чем-либо другим в окружающем мире.

Установление этих свойств и фор­мирует наши представления о том, что такое электрическое поле.

При изучении электрического по­ля мы сталкиваемся с особым видом материи, движение которой не подчи­няется законам механики Ньютона. С открытием электрического поля впервые за всю историю науки поя­вилась глубокая идея: существуют различные виды материи и каж­дому из них присущи свои законы.

Основные свойства электрическо­го поля. Главное свойство электри­ческого поля — действие его на элек­трические заряды с некоторой силой. По действию на заряд устанавли­вают существование поля, распреде­ление его в пространстве, изучают все его характеристики.

Электрическое поле неподвиж­ных зарядов называют электроста­тическим. Оно не меняется со вре­менем. Электростатическое поле со­здается только электрическими за­рядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и не­разрывно с ними связано.

По мере изучения электродинами­ки мы будем знакомиться с новыми свойствами электрического поля. По­знакомимся и с переменным во вре­мени электрическим полем, которое уже не связано с зарядами нераз­рывно. Многие свойства статических и переменных полей совпадают. Од­нако имеются между ними и сущест­венные различия. Говоря о свойствах поля, мы будем называть это поле просто электрическим, если данное свойство в равной мере присуще как статическим, так и перемен­ным полям.

Согласно теории близкодействия взаимодействие между заряженными частицами осуществляется посред­ством электрического поля. Электри­ческое поле — это особая форма ма­терии, существующая независимо от наших представлений о нем, Дока­зательство реальности электрическо­го поля — конечная скорость рас­пространения электромагнитных взаимодействий.

Фарадей Майкл (1791—1867) — великий английский ученый, творец общего учения об электромагнитных явлениях, в ко­тором все явления рассматриваются с единой точки зрения. Фарадей впервые ввел представление об электрическом и магнитном полях. «Там, где математики видели центры напряжения сил дальнодействия, Фарадей видел промежу­точный агент. Где они не видели ничего, кроме рас­стояния, удовлетворяясь тем, что находили закон распре­деления сил, действующих на электрические флюиды (т. е. за­ряды с современной точки зрения), Фарадей искал сущ­ность реальных явлений, протекающих в среде» (Д. Мак­свелл).

Источник

Какова физическая природа электрического поля?

Вокруг заряжённого тела А возникает стационарное электрическое поле. Это означает, что в каждой точке на любом расстоянии от заряженного тела А действует сила отталкивания или притяжение на другое заряжённое тело Б. (Обратно пропорциональная квадрату расстояния между А и Б). Но какова физическая природа этой силы? Новейшая теория говорит, что это электрическое поле образовано фотонами. Но фотоны — это электромагнитная волна. Как может существовать стационарное электромагнитная волна вокруг неподвижного заряда? И почему нет тогда магнитного поля вокруг тела А, ведь электромагнитная волна состоит из переменной электрической и магнитной волны.

Новейшая теория говорит, что это электрическое поле образовано фотонами.

Не совсем так. Квантовая теория поля говорит, что электрическое поле образовано виртуальными фотонами — переносчиками импульса от источника поля.

виртуальные фотоны не создают переменного электромагнитного поля?

вообще не создают возмущения статичного электрического поля?

Не совсем так, как вы пишете. Никакая современная теория не утверждает, что электрическое поле образовано фотонами. В квантовой электродинамике есть модель, которая описывает электромагнитное взаимодействие как обмен виртуальными (!) фотонами. И эта модель хорошо описывает то, что на самом деле происходит. Какова природа электрического заряда и электрического поля -. Читать далее

> В квантовой электродинамике есть модель, которая описывает электромагнитное взаимодействие как обмен. Читать дальше

Не стоит переплетать классические представления об электромагнитных взаимодействиях с квантовыми. С точки зрения квантовой физики фотон — квантовая частица, а не волна. Поведение квантовых частиц может описываться, в целом, по-разному. Но сейчас, в основном, получил распространение подход описания частиц через уравнение Шрёдингера и волновые функции, которые объясняют. Читать далее

Насколько я знаю, современная физика не дает ответ на вопрос о природе электрического поля. Оно просто есть (фундаментальное взаимодействие) и подчиняется определенным закономерностям. К фотонам можно свести переменное электромагнитное поле достаточной частоты — ИК, свет и более коротковолновое. Даже радиочастотное ЭМ поле представлять фотонами крайне непрактично, тем. Читать далее

Источник