Электромагнетизм

В физике электромагнетизм — это взаимодействие, происходящее между частицами с электрическим зарядом посредством электромагнитных полей. Электромагнитная сила — одна из четырех фундаментальных сил природы. Это доминирующая сила во взаимодействиях атомов и молекул. Электромагнетизм можно рассматривать как комбинацию электростатики и магнетизма, двух разных, но тесно переплетенных явлений. Между любыми двумя заряженными частицами возникают электромагнитные силы, вызывающие притяжение между частицами с противоположными зарядами и отталкивание между частицами с одинаковым зарядом, тогда как магнетизм — это взаимодействие, происходящее исключительно между заряженными частицами, находящимися в относительном движении. Эти два эффекта в совокупности создают электромагнитные поля вблизи заряженных частиц, которые могут ускорять другие заряженные частицы посредством силы Лоренца. При высокой энергии слабое взаимодействие и электромагнитное взаимодействие объединяются в одно электрослабое взаимодействие.

Электромагнитная сила ответственна за многие химические и физические явления, наблюдаемые в повседневной жизни. Электростатическое притяжение между атомными ядрами и их электронами удерживает атомы вместе. Электрические силы также позволяют различным атомам объединяться в молекулы, включая макромолекулы, такие как белки, которые составляют основу жизни. Между тем, магнитные взаимодействия между магнитными моментами спина и углового момента электронов также играют роль в химической реакционной способности; такие связи изучаются в спиновой химии. Электромагнетизм также играет решающую роль в современных технологиях: производстве, преобразовании и распределении электрической энергии; производстве и обнаружении света, тепла и звука; оптоволоконной и беспроводной связи; датчиках; расчете; электролизе; гальванике; механических двигателях и приводах.

Общая информация

Существует между частицами, которые обладают электрическим зарядом. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только с помощью электромагнитного поля.

С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля). Сам фотон электрическим зарядом не владеет, тем самым он не может непосредственно взаимодействовать с другими фотонами.

Электромагнитное и гравитационное взаимодействия, в отличие от слабого и сильного, проявляют себя на больших масштабах (на макроуровне). Так, электромагнетизм несет ответственность практически за все явления, которые встречаются в повседневной жизни, за исключением гравитации. Обычно материя принимает форму, в результате межмолекулярных сил между отдельными молекулами в веществе, причиной же возникновения этих сил является перераспределение зарядов в частицах вещества. Движение электронов и ядер внутри атомов подчиняется законам электромагнетизма. Электромагнитным взаимодействием обусловлены химические процессы, которые по сути являются результатом перераспределения электронов на энергетических уровнях.

Электромагнетизм проявляется как в электрических полях, так и в магнитных полях. Оба поля являются просто различными сторонами электромагнетизма (как две стороны одной медали), и, таким образом, неразрывно связаны между собой. Сменное электрическое поле создает магнитное поле, и наоборот изменение магнитного поля порождает электрическое поле. Этот эффект называется электромагнитной индукцией, и лежит в основе работы электрических генераторов, асинхронных двигателей и трансформаторов.

Литература

• Баумгарт К. К. Электромагнетизм // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890−1907.