Электрическая энергия: понятия, законы, измерение [Аркадий Лазаревич Гуртовцев homosapiens] (pdf) читать постранично, страница - 3

последнем случае говорят о
собственном (спиновом) магнитном моменте микрочастиц. Им обладают многие элементарные
частицы, ядра и электронные оболочки атомов и молекул. Микротоки и магнитные моменты
электрически заряженных микрочастиц являются причиной намагничивания физических тел и
создания ими макроскопических магнитных полей и магнитных моментов, которые в каждом
магните проявляются в виде совместного и нераздельного действия его двух противоположных
полюсов, условно названных «северным»
и «южным» (модель полюсов магнита противоположные стороны плоского витка с током, «магнитного лепестка»). Магнитное поле
оказывает силовое действие на движущиеся электрические заряды (токи) и тела, обладающие
магнитным моментом, независимо от того, движутся эти тела или покоятся в
рассматриваемой системе отсчета.
К электромагнитному взаимодействию сводятся не только электрические и магнитные
явления, но опосредовано и большинство наблюдаемых микро- и макроскопических явлений:
механические, химические, оптические и многие другие. Электромагнитное взаимодействие по
широте и разнообразию своих проявлений занимает первое место среди всех других известных видов
взаимодействий, что обусловлено его фундаментальностью, дальнодействием (в отличие от
сильного взаимодействия, которое проявляет себя только на субъядерных расстояниях) и
интенсивностью, превосходящей гравитационное и слабое взаимодействия на много порядков.
Все физические тела содержат электрические заряды обоих знаков, которые могут, как
компенсировать друг друга, обеспечивая электрическую нейтральность тела в целом, так и

5
создавать избыток зарядов того или иного знака. Для характеристики электрического состояния
физического тела используют понятие количества электричества:
Количество электричества q - это разность количеств положительных (q+) и
отрицательных зарядов (q-) в физическом теле: q=(q+) - (q-)

Если q=0, то тело электрически нейтрально, или незаряжено. То, что q=0, еще не
означает, что тело не может участвовать в электромагнитных взаимодействиях: последние зависят от
того, как физически взаимосвязаны и распределены в объеме тела противоположные заряды.
Различают свободные (квазисвободные) электрические заряды, которые способны под воздействием
электрического поля перемещаться в веществе на макроскопические расстояния, и связанные
заряды, удерживаемые электрическими силами в составе атомов, молекул или кристаллической
решетки вещества. В электрически нейтральных проводниках и диэлектриках, помещенных в
электростатическое поле, под воздействием электростатической индукции происходит на
отдельных участках поверхности или объема тела перераспределение свободных и смещение с
переориентацией (поляризация) связанных зарядов с приданием телу в целом электрических
свойств, присущих электрическим диполям*. В результате, такие в целом электрические
нейтральные тела вступают в электромагнитные взаимодействия.
Если q>0, то тело заряжено положительно, а если qЕ2=qи/r22 (на рис.2.1.3 показано сечение сферы с поверхностью
чертежа: сферы представляются окружностями с радиусами ri). Вектор напряженности поля, как и
радиус-вектор любой его точки, перпендикулярен окружности (сфере) и поэтому перемещение
заряда по окружности (сфере) не требует преодоления электрических сил поля, выполнения работы
против этих сил и не меняет потенциальной энергии перемещаемого заряда. Такие линии
(поверхности) называют в общем случае линиями (поверхностями) равного потенциала, или
эквипотенциальными.
Наоборот, перемещения зарядов с одной эквипотенциальной линии (поверхности) на другую
связаны с работой электрических сил поля, если перемещения производятся этими силами и в
направлении их действия, или с работой внешних сил (по направлению или против направления
действия электрических сил поля). В указанных случаях всегда меняется потенциальная энергия
перемещаемого заряда, например, при перемещении положительного заряда из точки с радиусом r1 в
точку с радиусом r2 поле выполняет работу ΔА=F1∙(r2-r1)=F1∙Δr12 (полагаем, что расстояние Δr12
достаточно мало по сравнению с r1 и поэтому изменением величины силы на этом отрезке пути
можно пренебречь), и на эту же величину уменьшается (становится менее положительной)
потенциальная энергия перемещенного заряда: U2=U1-ΔU12=U1-F1∙Δr12 (рис.2.1.3,а). Аналогично,
уменьшается (становится более отрицательной) потенциальная энергия при перемещении
отрицательного заряда из точки с радиусом r2 в точку с радиусом r1: U1=U2-ΔU21=U2 - F2∙Δr21
(рис.2.1.3,б).
В общем случае каждой точке поля можно сопоставить свое локальное значение
потенциальной энергии Ui≠0, положительное или отрицательное, которое зависит от координат
точки в поле (радиуса-вектора точки в случае точечного источника поля) и заряда (его величины и
знака), находящегося в ней. Для анализа