2. Электрическое поле.

Электрическое поле — это особый вид материи, которая существует вокруг электрически заряженных элементарных частиц (электроны и протоны). Через электрические поля передаётся воздействие одного электрического заряда (неподвижного) на иной неподвижный электрический заряд. Данное взаимодействие происходит в соответствии с известными законами Кулона.

К свойствам электрического поля можно отнести:

— невидимость (их определение происходит через поведение пробного электрического заряда)

— электрические поля взаимодействуют только лишь с электрическими полями.

— оно имеет векторное направление

— может притягивать либо отталкивать

— существует всегда вокруг заряженных частиц (в отличие от магнитного поля)

— обладает свойством концентрации и неоднородности (имеется в виду НАПРЯЖЕННОСТЬ).

Напряжённость электрического поля.

Электрическое поле можно измерить. В качестве количественного показателя вводится такое понятие, как напряжённость электрического поля – это его силовая характеристика. E=F/q Напряжённость – это отношение силы, действующей на заряд, к величине этого заряда/ Напряжённость можно назвать основной характеристикой электрического поля, его «силу и мощность»

Электрический потенциал.

Существует для каждой конкретной точки и его значение будет равно той работе, которую совершат силы при перемещении заряда.

В общих словах, электрический потенциал – это характеристика электрического поля, которая выражает его напряжённость. Она определяет «потенциал», запас энергии, работу, которую можно будет совершить.

Электрическое напряжение.

U=A/q

Напряжение определяется отношением работы электрического поля A к величине заряда q, который перемещается в нём.

Между двумя точками электрического поля существует разница потенциалов и возникает напряжение. Оно характеризует тот запас энергии, который может высвободиться при перемещении заряда между этими двумя точками внутри рассматриваемого электрического поля.

Различие между линиями магнитной индукции и линиями напряженности электростатического поля: первые замкнуты и окружают электрический ток; вторые – разомкнуты, начинаются на поверхности положительно заряженных тел и оканчиваются на поверхности отрицательно заряженных.

Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются, в частности, свет и все другие электромагнитные волны.

3. Магнитное поле

Магнитное поле представляет собой частную форму электромагнитного поля. В своем проявлении это силовое поле, основным свойством которого является способность воздействовать на движущиеся электрические заряды (в т.ч. на проводники с током), а также на магнитные тела независимо от состояния их движения. Источниками магнитного поля могут быть движущиеся электрические заряды (проводники с током), намагниченные тела и изменяющиеся во времени электрические поля. Основная количественная характеристика магнитного поля – магнитная индукция В, которая определяет силу, действующую в данной точке поля в вакууме на движущийся электрический заряд и на тела, имеющие магнитный момент.

В материальных средах для магнитного поля вводится дополнительная характеристика – напряженность магнитного поля Н, которая связана с магнитной индукцией соотношением:  Н = В/m, где m - магнитная проницаемость среды.

Рис. 1. Магнитное поле создается при движении  электрических зарядов по проводнику.

Вещества (и вообще среды) в отношении магнитных свойств делятся на такие основные группы:

Антиферромагнетики — вещества, в которых установился антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов: магнитные моменты веществ направлены противоположно и равны по силе.

Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля.

Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля.

Ферромагнетики — вещества, в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов

Ферримагнетики — материалы, у которых магнитные моменты вещества направлены противоположно и не равны по силе.

4. ЭМП и ЭМИ.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ - это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными частицами. Представляет собой взаимосвязан­ные переменные электрическое поле и магнитное поле. Взаимная связь электрического Е и магнитного Н полей заключается в том, что всякое изменение одного из них приводит к появ­лению другого: переменное электрическое поле, порождаемое уско­ренно движущимися зарядами (источником), возбуждает в смежных областях пространства переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, возбуждает в прилегающих к нему областях пространства переменное электрическое поле, и т. д. Таким образом, электромагнитное поле распространяется от точки к точке простран­ства в виде электромагнитных волн, бегущих от источника. Благодаря конечности скорости распространения электромагнитное поле может существовать автономно от породившего его источ­ника и не исчезает с устранением источника (например, радио­волны не исчезают с прекращением тока в излучившей их антенне).

Характеристика ЭМП и ЭМИ.

Естественные ЭМП окружают человека везде и всегда. Однако на производстве есть оборудование или создающее ЭМП во время своего функционирования (например, токи промышленной частоты), или специально генерирующие эти поля для решения определенных задач (например, теле- и радиопередач). ЭМП классифицируют в зависимости от длины волны λ (м) или частоты ƒ (Гц), которые связаны между собой для воздушной среды соотношением:

ƒ λ = 3*10^-8 ,

где: 3*10^-8 – скорость распространения электромагнитных волн в воздухе (и вакууме), м/с.

Диапазон с частотами от 3 Гц до 30кГц (длины волн 100 Мм-10км) называют ЭМП до радиочастотного диапазона. Диапазон с частотами от 30 кГц до 300ГГц (длины волн 10 км -1 мм) – ЭМП радиочастотного диапазона.

В сверхнизкий, до радиочастотный диапазон попадают наиболее распространенные ЭМП промышленной частоты 50/60 Гц.

К указанному диапазону примыкают оптические ЭМП, у которых выделяют следующие виды ЭМИ:

- инфракрасные – частоты (150-300)*10⁹ – 385 *10¹² Гц, длины волн 1-2 мм- 780 нм.

- видимые – частоты 385*10¹² – 790*10¹²Гц, длины волн 780-380 нм.

- ультрафиолетовые – частоты 7,9*10¹⁴ – 3*10¹⁶ Гц, длина волны 380-10 нм.

Внутри этого оптического диапазона лежит лазерное ЭМИ с частотами 3*10¹² – 1,666*10¹⁵ Гц, длина волн 10⁵ (0, 1 мм) – 180 нм.

Еще выше по частоте и ниже по длине волн находятся рентгеновские ( частоты 3*10¹⁶ – 6*10¹⁹ Гц, длина волн 10 – 5*10^-3 нм), и гамма (частоты более 6*10¹⁹ Гц, длина волн менее 5*10^-3 нм).

ЭМП распространяются в пространстве в виде электромагнитных волн, которые характеризуются помимо частоты, длины волны и скорости распространения (3*10⁸ м/с), еще тремя параметрами:

- напряженностью электрического поля Е, В/м.

- напряженностью магнитного поля Н, А/м.

- плотностью потока энергии (ППЭ), являющимся векторным произведением Е и Н, Вт/м².

При измерении сверхнизких и крайне низких частот часто также используется понятие магнитная индукция В, единица Тл(Тесла), одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м.

В рамках приведенных классификаций ЭМП и ЭМИ следует особо выделить наиболее распространенные ЭМП промышленной частоты 50 Гц, которые присутствуют практически на любом производстве, где используется электрический ток, в том числе и для освещения.