Электричество — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Простейшие электрические и магнитные явления известны с глубокой древности. Близ города Магнесия в Малой Азии были найдены удивительные камни (по месту нахождения их назвали магнитными, или магнитами), которые притягивали железо. Кроме того, древние греки обнаружили, что кусочек янтаря (греч. elektron, электрон), потертый о шерсть, мог поднять маленькие клочки папируса. Именно словам «магнит» и «электрон» обязаны своим происхождением термины «магнетизм», «электричество» и производные от них.

Классическая теория электричества охватывает огромную совокупность электромагнитных процессов. Среди четырех типов взаимодействий — электромагнитных, гравитационных, сильных (ядерных) и слабых, существующих в природе, электромагнитные взаимодействия занимают первое место по широте и разнообразию проявлений. В повседневной жизни, за исключением притяжения к Земле и приливов в океане, человек встречается в основном только с проявлениями электромагнитных сил. В частности, упругая сила пара имеет электромагнитную природу. Поэтому смена «века пара» «веком электричества» означала лишь смену эпохи, когда не умели управлять электромагнитными силами, на эпоху, когда научились распоряжаться этими силами по своему усмотрению.

Трудно даже перечислить все проявления электрических (точнее, электромагнитных) сил. Они определяют устойчивость атомов, объединяют атомы в молекулы, обусловливают взаимодействие между атомами и молекулами, приводящее к образованию конденсированных (жидких и твердых) тел. Все виды сил упругости и трения также имеют электромагнитную природу.

Велика роль электрических сил в ядре атома. В ядерном реакторе и при взрыве атомной бомбы именно эти силы разгоняют осколки ядер и приводят к выделению огромной энергии. Наконец, взаимодействие между телами осуществляется посредством электромагнитных волн — света, радиоволн, теплового излучения и др.

Электромагнитные силы не универсальны. Они действуют лишь между электрически заряженными частицами. Тем не менее они определяют структуру материи и физические процессы в широком пространственном интервале масштабов — от 10^-13 до 10⁷ см (на меньших расстояниях определяющими становятся ядерные взаимодействия, а на больших — нужно учитывать и гравитационные силы). Главная причина в том, что вещество построено из электрически заряженных частиц — отрицательных — электронов и положительных атомных ядер. Именно существование зарядов двух знаков — положительных и отрицательных — обеспечивает действие как сил притяжения между разноименными зарядами, так и сил отталкивания между одноименными, и эти силы очень велики по сравнению с гравитационными.

С увеличением расстояния между заряженными частицами электромагнитные силы медленно (обратно пропорционально квадрату расстояния) убывают, подобно гравитационным силам. Но заряженные частицы образуют нейтральные системы — атомы и молекулы, силы взаимодействия между которыми проявляются лишь на очень малых расстояниях. Существенен также сложный характер электромагнитных взаимодействий: они зависят не только от расстояний между заряженными частицами, но и от их скоростей и даже ускорений.

Широкое применение электричества связано с тем, что электрическую энергию легко передавать по проводам на большие расстояния и, главное, преобразовывать с помощью сравнительно несложных устройств в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию излучения и т. д. Законы электродинамики лежат в основе всей электротехники и радиотехники, включая телевидение, видеозапись и почти все средства связи. Теория электричества составляет фундамент таких актуальных направлений современной науки, как физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций, лазерная оптика, магнитная гидродинамика, астрофизика, конструирование вычислительных машин, ускорителей элементарных частиц и др.

Бесчисленные практические применения электромагнитных явлений преобразовали жизнь людей на земном шаре. Человечество создало вокруг себя «электрическую среду» — с повсеместной электрической лампочкой и штепсельной розеткой почти на каждой стене.

• Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля: Пер. с англ. М., 1952.
• Кудрявцев П. С. История физики. М., 1956.
• Льоцци М. История физики: Пер. с итал. М., 1970.
• Тамм И. Е. Основы теории электричества. 10 изд. М., 1989.
• Кабисов К. С. Электричество и магнетизм. — М.: Изд-во МГОУ, 2006.
• Бодин А. П. Электричество в вашем доме: справочник. — М.: Энергосервис, 2004.
• Калашников С. Г. Электричество. — М.: Физматлит, 2004.
• Манойлов В. Е. Электричество и человек. — М.: Мир: Хайдерабад Вишалаандхра паблишинг Хаус, 1989.
• Стребков Д. С. Резонансные методы передачи электрической энергии. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004.

Трудные темы курса классической механики/Силовые поля — Викиучебник

В современной физике принята концепция близкодействия, в соответствие с которой всякое действие на расстоянии должно осуществляться при помощи тех или иных посредников. В роли этого посредника и выступает силовое поле, порождаемое взаимодействующими телами .

В макроскопических масштабах современной физике известны два вида полей: поле гравитации и поле электромагнитное. И, соответственно, два вида сил — силы электромагнитного происхождения и силы гравитации.Независимо от своего происхождения, эти силы проявляют себя исключительно в механическом смысле, то есть изменяют характер движения обладающих массой физических тел. В макроскопических масштабах любая из известных в механике сил может быть сведена к проявлениям этих сил.Однако, это во многих случаях не требуется.

Для детального описания силового взаимодействия тел в физике повсеместно принята стратегия первоначального рассмотрения задачи в наиболее упрощенной — дифференциальной форме, позволяющей отвлечься от учёта размеров взаимодействующих объектов и расстояния между ними, а затем к переходу к суммированию полученных результатов в интегральной форме с учётом реальной геометрии явления. Справедливость такого подхода основана на экспериментально установленном принципе суперпозиции, согласно которому действие каждой из сил на объект не зависит от действия на него других сил.

Этот принцип выполняется в вакууме, но в средах при больших значениях сил могут наблюдаться нелинейные эффекты, когда закон независимости действия сил на среду не выполняется.Так, например, при высоких значениях мощности лазерного излучения можно наблюдать пробой воздуха в виде искры.

В случае, когда интенсивности полей достаточно низки для того, чтобы не наблюдать нелинейных эффектов, силы взаимодействия некоторого тела с полем не зависят непосредственно от действия поля на другие тела.Однако, появление этих тел меняет структуру поля, что сказывается на величине силы, с которой поле действует на заданное тело

Обнаружение рассматриваемых полей связано со внесением в него некоторого обладающего массой тела, называемого пробным телом и последующим измерением действующей на него механической силы.

Физическим свойством пробных объектов , определяющим воздействие полей на пробный объект в случае гравитационного поля является его масса. Для электромагнитных полей в случае неподвижности заряжённых тел — их заряд, а в случае движущихся зарядов, то есть токов — величины этих токов.

Отношение величины механической силы к количественной мере того или иного свойства пробного тела называется напряжённостью поля.

Напряжённость поля, таким образом, показывает, какова сила воздействие этого поля на пробное тело , обладающее единичной массой в случае гравитационного поля или единичный заряд или единичный отрезок тока в случае поля электромагнитного.

Напряжённость поля не зависит от степени обладания пробного объекта характеризующим его свойством, поскольку по мере ослабления этого свойства уменьшается и действующая на пробный объект сила в той же пропорции. В результате пробный объект, как носитель своего свойства, может вообще исчезнуть, но напряженность поля в его месте останется неизменной.

В связи с этим силовое поле исчерпывающим образом может быть описано в заданной области пространства заданием его напряжённости в разных точках этого пространства. Без рассмотрения и указания его источников. И поэтому для описания такого поля нет необходимости ограничивать себя случаем взаимодействия исключительно точечных объектов.

Электростатическое поле (поле неподвижных зарядов)[править]

Применительно к электростатическому взаимодействию двух «точечных зарядов » используется закон Кулона. В скалярном представлении закон Кулона для двух взаимодействующих зарядов записывается следующим образом:

F1,2{\displaystyle F_{1,2}} = k⋅q1⋅q2r1,22{\displaystyle k\cdot {\frac {q_{1}\cdot q_{2}}{r_{1,2}^{2}}}}

Здесь F1,2{\displaystyle F_{1,2}} есть сила взаимодействия первого и второго заряда, считающаяся положительной, если заряды отталкиваются ,q1{\displaystyle ,q_{1}} и q2{\displaystyle q_{2}} есть, соответственно, первый и второй заряды, взятые алгебраически (с их знаком), r1,2{\displaystyle r_{1,2}} -расстояние между ними, а k{\displaystyle k} — коэффициент пропорциональности.

На первый взгляд эта запись вызывает удивление. В самом деле — слева стоит сила, то есть величина, характерная для механики. Но выражение справа никакого отношения к механике не имеет, поскольку образовано не принадлежащими к механике величинами не используемой в механике размерности.Это, вполне справедливое, несоответствие объясняется тем, что заряд никогда не присутствует отдельно от массы. Поскольку является неотъемлемым свойством некоторых обладающих зарядом и массой покоя величин — электронов , несущих условный отрицательный заряд и протонов — условный положительный заряд.И потому всегда, когда встаёт вопрос о взаимодействии заряженных тел, необходимо располагать сведениями о их массе.

Попутно отметим, что электростатические силы в смысле силы взаимодействия на одну пару взаимодействующих частиц буквально в чудовищное число раз превосходят, например, силу гравитационного взаимодействия между теми же частицами.

В СГСЭ единица измерения заряда выбрана таким образом, что коэффициент k{\displaystyle k} = 1 и, как правило, опускается.

В СИ k{\displaystyle k} ≈ 8,987551787{\displaystyle 8,987551787} 109{\displaystyle 10^{9}} Н м^2 / Кл^2

Напряжённость E{\displaystyle E} электростатического поля заряда q1{\displaystyle q_{1}} измеряется силой F1,2{\displaystyle F_{1,2}}, с которой оно действует или действовало бы на единичный заряд, находящийся на расстоянии r1,2{\displaystyle r_{1,2}} от этого заряда :

E{\displaystyle E} = F1,2q2=k⋅q1r1,22{\displaystyle {\frac {F_{1,2}}{q_{2}}}=k\cdot {\frac {q_{1}}{r_{1,2}^{2}}}}

Напряженность поля есть вектор , направленный по линии, соединяющей заряды в сторону, соответствующий направлению действующей между зарядами силе.

Если заряды находятся в материальной среде, то в ней под действием создаваемого ими поля наблюдается процесс поляризации её электрически нейтральных молекул , благодаря чему нарушается симметрия входящих в их состав зарядов и молекулы приобретают дипольный момент, создающий дополнительное поле, складывающееся с собственным полем зарядов. Это эффект учитывается введением представления о диэлектрической постоянной среды ε{\displaystyle \varepsilon }, вводимый в знаменатель формулы.

E{\displaystyle E} = F1,2εq2{\displaystyle {\frac {F_{1,2}}{\varepsilon q_{2}}}}

Это явление может приводить к тому, что такая индуцированная поляризация создаст в некоторой области пространства ситуацию, в которой поле, созданное имеющейся в наличии системой зарядов, будет полностью уравновешено полем индуцированных зарядов. На этом основано применение предложенной Фарадеем и названной по его имени «клетки Фарадея«, в которой можно полностью экранировать себя от внешнего электростатического поля.

Гравитационное поле[править]

Применительно к гравитационному взаимодействию двух «точечных масс» используется закон Всемирного тяготения Ньютона.

В скалярном представлении этот закон для двух взаимодействующих масс в любой среде записывается следующим образом:

F1,2{\displaystyle F_{1,2}} =G⋅m1⋅m2r1,22{\displaystyle G\cdot {\frac {m_{1}\cdot m_{2}}{r_{1,2}^{2}}}}

Здесь F1,2{\displaystyle F_{1,2}} есть сила взаимодействия первой и второй массы, m1{\displaystyle m_{1}} и m2{\displaystyle m_{2}} есть, соответственно, первая и вторая массы, r1,2{\displaystyle r_{1,2}} -расстояние между ними, а

G{\displaystyle G} — фундаментальная гравитационная постоянная, равная G=−6,673(10)⋅10−11{\displaystyle G=-6{,}673(10)\cdot 10^{-11}} м³/(кг с²) Знак минус означает, что сила, действующая на тела, всегда направленной в сторону сближения тяготеющих тел.

Для описания интенсивности поля тяготения термин «напряжённость» поля не используется. Вместо него используется термин «Ускорение свободного падения», которое по аналогии с электрическим полем вычисляется по формуле:

g{\displaystyle g}= F1,2m2=G⋅m1r1,22{\displaystyle {\frac {F_{1,2}}{m_{2}}}=G\cdot {\frac {m_{1}}{r_{1,2}^{2}}}}

Это- тоже вектор, направленный в сторону притягивающего тела.

В отличие от поля электромагнитного гравитационное поле не зависит от свойств среды. Оно всепроникающе и его невозможно ослабить, поставив на его пути любой экран.

Между гравитационными и электрическими силами существует, как считал Эйнштейн, связь. Об этом говорит квадратичный характер зависимости интенсивностей его полей. Существует мнение, что именно это предопределяет трёхмерность пространства, в котором происходят все физические явления.

Электромагнитное поле, постоянное во времени (поле постоянных токов)[править]

Силовое взаимодействие между электрическими зарядами, не находящимися в движении относительно друг друга описывается законом Кулона. Однако заряды, находящиеся в движении относительно друг друга создают магнитные поля, посредством которых созданные движением зарядов токов поля в общем случае приходят в состояние силового взаимодействия.

Принципиальным отличием силы, возникающей при относительном движении зарядов от случая их стационарного размещения, является различие в геометрии этих сил. Для случая электростатики сил взаимодействия двух зарядов направлена по линии, их соединяющей. Поэтому геометрия задачи двумерна и рассмотрение ведётся в плоскости , проходящей через эту линию.

В случае токов сила, характеризующая магнитное поле, создаваемое током, расположена в плоскости, перпендикулярной току. Поэтому картина явления становится трёхмерной.Магнитное поле, создаваемое бесконечно малым по длине элементом первого тока, взаимодействуя с таким же элементом второго тока, в общем случае создаёт силу, действующую на него. При этом для обеих токов эта картина полностью симметрична в том смысле, что нумерация токов произвольна.

Закон взаимодействия токов используется для эталонирования постоянного электрического тока.Он является следствием закона Био-Савра-Лапласа, устанавливающего зависимость величины вектора магнитной индукции от силы тока, текущего по проводнику, и расстояния до точки наблюдения. Взаимодействие магнитных полей двух проводников проявляется в виде силы, стремящейся изменить взаимное расположение проводников.

В случае, если проводники параллельны друг другу и по ним текут токи I1{\displaystyle I_{1}} и I2{\displaystyle I_{2}}, а сами проводники находятся на расстоянии r1,2{\displaystyle r_{1,2}} , то элемент длины первого проводника dl1{\displaystyle dl_{1}}действует на элемент длины второго проводника dl2{\displaystyle dl_{2}} и наоборот с силой:

dF{\displaystyle dF} = k{\displaystyle k} I1I2dl1dl2r1,22{\displaystyle {I_{1}}{I_{2}}{\frac {dl_{1}dl_{2}}{r_{1,2}^{2}}}},

где в системе Си коэффициент k{\displaystyle k} = 2⋅10−7{\displaystyle 2\cdot {10^{-7}}} Н /А^2

В записи этой формулы смущает необходимость принимать в расчёт ограниченные участки токов. Поскольку хорошо известно, что постоянные токи текут по замкнутой цепи, а переменные токи тоже образуют замкнутую цепь, если принять во внимание токи смещения. И потому из этого следует принимать во внимание всю цепь целиком.

Эта трудность в технике эксперимента можно преодолеть, заключив нежелательные участки цепи в экран из пермаллоя, экранирующего их магнитные поля

Электромагнитное поле (общий случай)[править]

Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга.

Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля.

В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компоненты напряжённости электрического поля и три компоненты напряжённости магнитного поля (или — магнитной индукции)[1], а также четырёхмерным электромагнитным потенциалом — в определённом отношении ещё более важным.

Действие электромагнитного поля на заряженные тела описывается в классическом приближении посредством силы Лоренца.

Квантовые свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (а также квантовые поправки к классическому приближению) — предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более или менее удовлетворительно описывается упрощённой квантовой теорией, исторически возникшей заметно раньше.

Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве, называется электромагнитной волной (электромагнитными волнами)[2]. Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве (вакууме) с одинаковой скоростью — скоростью света (свет также является электромагнитной волной). В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (в том числе инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение.

Электромагнитные взаимодействия

Если частицы или большие тела обладают электрическими зарядами, то между ними действует сила притяжения в случае разноименных зарядов и сила отталкивания — при одноименных. Согласно закону Кулона,

.

Эта формула справедлива для точечных частиц (частицы, размеры которых пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними). Магнитные силы находятся в непосредственной связи с электрическими силами. Все электромагнитные взаимодействия обладают единой природой.

Силы взаимодействия между атомами, межмолекулярные силы и силы, удерживающие электроны около ядра атома, — все это силы электромагнитного происхождения.

Чтобы еще раз подчеркнуть, что гравитационные взаимодействия между элементарными частицами ничтожны, сопоставим силу гравитационного притяжения с силой электрического притяжения для ядра атома водорода и его единственного электрона:

F_{электромагн}.=Н,

тогда как

F_грав.=Н.

На первый взгляд может показаться непонятным, почему взаимодействие нейтральных атомов и молекул имеет электромагнитное происхождение. Дело в том, что силы между атомами и молекулами зависят не от общего заряда (который равен нулю), а от распределения зарядов в пространстве (местных сгущений и разряжений).

Поскольку межмолекулярные силы являются силами электромагнитными, то такими же по своей природе являются и поверхностные силы, а также любые силы «сцепления» между телами. К электромагнитным взаимодействиям сводятся и силы трения. Силы упругости, проявляющиеся при деформации тел, являются результатом межатомных и межмолекулярных взаимодействий, т.е., в конечном счете, также имеют электромагнитную природу.

Консервативные и неконсервативные силы

Предположим какие-то силы перемещают тело из точки А в точку В. Перемещение может осуществляться по разным траекториям (рис.16.1): по траектории АСВ или траектории АДВ. Если работа сил, действующих на тело, при перемещении тела зависит только от его начального и конечного положений, то эти силы называются консервативными. Иными словами, работа консервативной силы F вдоль произвольной замкнутой траектории движения ее точки приложения тождественно равна нулю:

(16.2)

Для выполнения этого условия необходимо и достаточно, чтобы подинтегральное выражение (т.е. элементарная работа) было полным дифференциалом некоторой скалярной функции координат U(x,y,z), называемой силовой функцией:

.

Отсюда

или

(16.3)

Рис.16.1

Консервативная сила F равна градиенту силовой функции .

Для гравитационного взаимодействия двух материальных точек с массами m₁ и m₂,отстоящих друг от друга на расстоянии R, условие (16.2) выполняется, следовательно, гравитационные силы являются консервативными.

Силы, действующие на материальную точку (тело), называются консервативными, если работа этих сил зависит от пути перемещения точки (тела). Примером неконсервативных сил являются силы трения, которые всегда направлены в сторону, противоположную направлению элементарного перемещения , так что

.

Поля

Во времена Ньютона господствовала так называемая теория дальнодействия. В формулировке закона всемирного тяготения предполагается, что внезапное изменение места нахождения одного из взаимодействующих тел (внезапное изменение r) приводит к мгновенному изменению силы, действующей на второе тело. Иначе, действие одного тела передается другому мгновенно. Но в настоящее время известно, что любое действие не может передаваться со скоростью, превышающей скорость света. Поэтому закон всемирного тяготения в форме (I) имеет ограниченную область применения: он справедлив для покоящихся или медленно движущихся тел (относительно друг друга).

Закон всемирного тяготения указывает лишь, от чего зависит сила взаимного притяжения тел, но не объясняет механизм передачи действия на расстоянии через вакуум.

По современным воззрениям, любое взаимодействие тел на расстоянии осуществляется через особый материальный посредник — силовое поле, т.е. современная физика любое взаимодействие рисует по схеме:

Частица (тело) — поле — частица (тело)

На смену теории дальнодействия пришла теория близкодействия.

Силовое поле, передающее гравитационное взаимодействие, называютгравитационным полем или полем тяготения. Силовое поле, передающее взаимодействие электрических зарядов, называют электромагнитным полем и т.д.

Взаимодействие двух точечных масс m₁ и m₂, определяемое силой (I), надо рассматривать так: масса m₁ создает вокруг себя поле, которое и оказывает действие на массу m₂; в свою очередь масса m₂ создает на массу m₁. Любая масса М создает вокруг себя поле. Обнаружить это поле мы можем по его действию на вносимое в поле пробное тело массы m. Формула (16.I) характеризует только величину силы тяготения. Чтобы придать закону всемирного тяготения векторную форму, определим форму пробного тела относительно центрального (создающего поле) М и радиус-вектором, проведенным от М к m (рис.16.2). Введем единичный вектор вдоль вектора. Тогда.

Очевидно, что сила, с которой тело массы М действует на пробное тело массы m, запишется так: знак «-» указывает на то, что векторF противоположен вектору , т.е. силаF стремится «притянуть» тело m к телу М.

Итак, силу F можно записать в векторной форме следующим образом:

(16.4)

В какую бы точку поля мы не вносили пробную (точечную) массу m, везде мы обнаружим действие некой силы, направленное в сторону массы М, создающей это поле. И наоборот, если на пробную массу, помещенную в любую точку пространства, действует сила, мы заключаем, что пробное тело находится в силовом поле тяготения. Для количественной характеристики гравитационного поля в каждой его точке вводится физическая величина , называемая напряженностью гравитационного поля — векторная величина. Она измеряется силой, с которой поле тяготения действует на пробное тело единичной массы, помещенное в данное точку поля.

Если на пробное тело массой m действует со стороны поля сила F, то напряженность поля равна:

(16.5)

Подставляя в эту формулу выражение (16.4) силы тяготения, получаем:

(16.6)

или для модуля напряженности:

(16.7)

Мы видим, что вектор напряженности поля тяготения направлен к центру, в котором помещен точечный источник поля. Поле подобного вида называют центральным.

Гравитационная сила, действуя на тело массой m, сообщает ему ускорение свободного падения. Пользуясь вторым законом Ньютона

получаем

или

(16.8)

Из (16.8) видно, что ускорение свободного падения не зависит ни от массы, ни от природы падающего тела: все тела падают с одинаковым ускорением, которое, однако, зависит от расстояния r падающего тела, от массы, создающей поле. Из выражения (16.6) и (16.8) найдем, что напряженность гравитационного поля равна ускорению свободного падения тела g=9,8 м/с². Тогда можно определить физический смысл g:

ускорение свободного падения тела g=9,8 м/с²равно напряженности гравитационного поля Земли вблизи ее поверхности.

Кроме векторной (силовой) характеристики поля, существует еще скалярная (энергетическая) характеристика, называемая потенциалом.

Пробное тело массой m, будучи помещенным на расстояние r от центра поля, обладает потенциальной энергией

(16.9)

Потенциальную энергию пробного тела единичной массы, помещенного в данную точку поля, называют потенциалом поля в данной точке. Обозначив потенциал буквой, можно записать:

(16.10)

Таким образом, потенциал в некоторой точке центрального гравитационного поля обратно пропорционален расстоянию этой точки до центра поля.

Учитывая, что гравитационные силы являются консервативными, для них справедливо выражение (16.3), найдем связь между напряженностью поля и потенциалом. Силовая функция U, входящая в (16.3), связана с потенциальной энергией W соотношением U = -W. Подставим значение силовой функции в (3) и поделим две части на массу пробного тела. Тогда имеем:

(16.11)

Напряженность поля консервативных сил равна градиенту потенциала этого поля, взятому со знаком «минус».

Работа сил тяготения между двумя точками поля равна:

(16.12)

Отсюда можно выяснить физический смысл потенциала. Пусть из (16.12) тогда следует, что

,

а потенциал

Таким образом, потенциал в данной точке равен работе, которую совершает сила тяготения при удалении тела единичной массы из данной точки в бесконечность (эта работа отрицательная, так как угол между силой и перемещением равен 180⁰).

Силовое поле, в каждой точке которого имеется определенный потенциал, называется потенциальным.

В потенциальном поле работа сил этого поля (консервативных сил) не зависит от формы траектории, и по законному пути она равна нулю (см. формулу (16.2)). Если для известного поля удается показать, что работа сил поля по замкнутому пути равна нулю, то поле является потенциальным и каждой его точке соответствует определенный потенциал ; работа сил поля при перемещении между точками поля 1 и 2 равна разности потенциалов этих точек и не зависит от формы пути:

В механике чаще всего приходится сталкиваться с силами тяготения, силами упругости и силами трения.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА — это… Что такое ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА?

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА, одна из четырех фундаментальных сил в природе. Электромагнитная сила связывает отрицательно заряженные электроны с положительно заряженным ЯДРОМ внутри атома. см. также ЕДИНАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ.

Научно-технический энциклопедический словарь.

• ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МУФТА
• ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Смотреть что такое «ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА» в других словарях:

• электромагнитная сила — электромагнитная сила; сила Ампера; пондеромоторная сила; отрасл. магнитная сила Сила, обусловленная взаимодействием магнитного поля и электрического тока и действующая на единицу объёма проводящей среды …   Политехнический терминологический толковый словарь

• электромагнитная сила — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN electromagnetic force …   Справочник технического переводчика

• электромагнитная сила — elektromagnetinė jėga statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. electromagnetic force vok. elektromagnetische Kraft, f rus. электромагнитная сила, f pranc. force électromagnétique, f …   Automatikos terminų žodynas

• электромагнитная сила — elektromagnetinė jėga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektromagnetinę sąveiką kiekybiškai apibūdinantis vektorinis dydis – elektromagnetinės sąveikos jėga. atitikmenys: angl. electromagnetic force vok.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• электромагнитная сила — elektromagnetinė jėga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electromagnetic force vok. elektromagnetische Kraft, f rus. электромагнитная сила, f pranc. force électromagnétique, f …   Fizikos terminų žodynas

• сила Ампера — электромагнитная сила; сила Ампера; пондеромоторная сила; отрасл. магнитная сила Сила, обусловленная взаимодействием магнитного поля и электрического тока и действующая на единицу объёма проводящей среды …   Политехнический терминологический толковый словарь

• ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ — возникновение электрич. поля, электрич. тока или электрич. поляризации при изменении во времени магн. поля или при движении материальных сред в магн. поле. Различают два типа эффектов Э. и. Один из них состоит в наведении вихревого электрич. поля …   Физическая энциклопедия

• Электромагнитная энергия — Электромагнитная энергия  термин, под которым подразумевается энергия, заключенная в электромагнитном поле. Сюда же относятся частные случаи чистого электрического поля и чистого магнитного поля. Содержание 1 Работа электрического поля по… …   Википедия

• Электромагнитная теория света — 1. Характерные свойства луча света. 2. Свет не есть движение упругого твердого тела механики. 3. Электромагнитные явления как механические процессы в эфире. 4. Первая Максвеллова теория света и электричества. 5. Вторая Максвеллова теория. 6.… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Электромагнитная индукция — Не следует путать с вектором электрической индукции. Не следует путать с вектором магнитной индукции.     …   Википедия