Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними

 

F = k·(q₁·q₂)/r²,

 

где F – сила взаимодействия зарядов, q₁ и q₂ – модули зарядов, k = 9 ∙ 10⁹ Н∙м²/Кл² – коэффициент пропорциональности, r – расстояние между зарядами.

Электрический ток– это упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. В металлах – свободных электронов, в электролитах – положительных и отрицательных ионов, в газах – положительных и отрицательных ионов и электронов, в полупроводниках – электронов и дырок.

 

Постоянный электрический ток. Постоянным называется ток, величина и направление которого с течением времени не меняются.

 

Закон Ома для однородного участка цепи: сила тока I в участке цепи прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению участка R:

I = U/R

Сила токаизмеряется в амперах, напряжение – в вольтах, сопротивление – в омах.

 

 

 

Электродинамика. Электродинамика изучает связь электрических и магнитных явлений, электромагнитные поля (волны), взаимодействие движущихся зарядов с электромагнитным полем.

 

Закон Ампера. В 1820 году Ампером сформулирован закон, определяющий взаимодействие электрического тока с магнитным полем: сила Ампера равна произведению магнитной индукции В на силу тока I, на длину участка проводника l и на синус угла между вектором магнитной индуиией и направлением проводника:

 

FА = В · I · l sinα        

 

Определяется направление вектора силы Ампера по правилулевой руки: если левую руку расположить так, чтобы вытянутые пальцы были направлены по току, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током.

 

 

Учитывая, что вокруг проводника с током существует магнитное поле, эффект действия этой силы проявляется во взаимодействии двух проводников с током.

 

Электромагнитная индукция. Природа силы Ампера связана с явлением электромагнитной индукции, открытой Фарадеем в 1831 г.

 

 

Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур.

 Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше индукционный ток.

 

Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину, определяемую по формуле:

 

Ф = В · S cosα,   где α – угол между вектором В и нормалью n к плоскости контура.  

 

 

Единица измерения Ф в СИ – вебер; Вб = Тл/м²:

магнитный поток Ф = 1 Вб создается магнитным полем с индукцией В = 1 Тл через поверхность площадью S = 1 м², расположенной перпендикулярно вектору магнитной индукции.

 

Закон Фарадея. Фарадей экспериментально установил закон, согласно которому при изменении магнитного потока Ф в контуре возникает ЭДС индукции Ԑ _i, равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: Ԑ _i = – ∆Ф/∆t        

Электромагнитные волны. В 1865 году Максвелл опубликовал работу «Динамическая теория поля», в которой он обосновывает гипотезу Фарадея о существовании электромагнитного поля и представляет математические уравнения, описывающие процесс их возникновения и распространения.

 

Согласно теории Максвелла переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, которое в свою очередь порождает переменное электрическое поле, что в итоге и образует процесс распространения электромагнитного поля.

 

Из созданной Максвеллом теории особого внимания заслу­живает вы­вод о том, что электромагнитное поле распространяется с конечной скоростью в виде поперечной волны.

 

 

 

Максвелл математически дока­зал, что скорость электромагнитной волны равна скорости све­та в вакууме: С ≈ 300 000 км/с.