Вопросы для самоконтроля

1. Кто и когда установил, что в центральной части атомов находится ядро?

2. Из каких частиц состоит ядро?

3. Между какими частицами в ядре существуют электростатические силы отталкивания?

4. Что такое нуклон?

5. Какая сила удерживает нуклон в ядре?

6. Где наблюдается сильное взаимодействие между нуклонами?

7. Почему сильное взаимодействие не может проявляться в макроскопических телах?

8. Какой тип взаимодействия существует между кварками?

9. При какой реакции, в недрах звезд, освобождается энергия сильного взаимодействия?

10. Какой интервал времени охватывает ядерное время?

8.4. Электромагнитное взаимодействие

Магнитное поле создается вокруг электрических токов. Если электрические заряды движутся с ускорением, то они излучают электромагнитные волны. Благодаря электрическим и магнитным взаимодействиям атомы не разрушаются и молекулы образуют различные вещества. Гравитационные и электромагнитные силы являются дальнодействующими и распространяются на всю Вселенную.

Электрические силы проявляются при вспышках молнии, при коронном разряде и других атмосферных явлениях, сопровождающихся свечением. Магнитными силами обусловлена сложная игра света и красок в полярных сияниях.

Существование электричества в природе, впервые установил древнегреческий философ Фалес Милетский. Он показал, что если кусок янтаря потереть о шелк или мех, янтарь обретает способность притягивать мелкие предметы. Янтарь - в переводе с греческого языка, означает электрон.

Примерно в 6 веке до н.э. были известны свойства магнитного железняка (оксида железа) и их действия друг на друга на расстоянии. В 1 веке до н. э. китайцы открыли поразительную способность магнитного железняка ориентироваться в пространстве в определенном направлении. Это позволило им создать первый примитивный компас. Лишь после нескольких столетий компас стал навигационным прибором.

Силы электрического взаимодействия определяются по закону Кулона:

F_эл=кq₁ּq₂/εr²,

где к=1/4πε_o; ε_o=8.85·10^-12 Ф/м - универсальная электрическая постоянная, определяющая интенсивность электростатического взаимодействия. При q₁=q₂=1кг; r =1м, к =9ּ10⁹ Нм²/кг².

Электрическое и магнитное взаимодействие подчиняются закону обратных квадратов. Следовательно, они «дальнодействующие», и их действие ощутимо на больших расстояниях от источника. В 1920 г. датский физик Ханс Эрстед установил, что электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Этот факт указывает на то, что между электричеством и магнетизмом существует глубокая связь. Вскоре (1931 г.) Майкл Фарадей показал, что переменное магнитное поле создает в проводнике электрический ток. Эти открытия легли в основу генераторов, производящих электрическую энергию за счет механической, и наоборот, существуют машины, превращающие электроэнергию в механическую работу.

В 1865 г. Максвеллу удалось объединить электричество и магнетизм в единую теорию электромагнетизма. Исследования в области электромагнетизма позволили Лоренцу найти формулу для вычисления силы электромагнитного взаимодействия на заряд q_o:

F_эм=F_Л=F_эл +F_маг = q_oE + q_o B sin

Направления магнитной силы ( _маг), определяются по правилу «левой руки». Она перпендикулярна направлениям векторов и .

Электромагнитные взаимодействия происходят между заряженными частицами и телами. Электромагнитные взаимодействия характеризуются безразмерной константой α=е²/ћс=1/137, которая называется тонкой постоянной структурой, т.к. α- определяет величину тонкого расщепления энергетического уровня атома, обусловленной релятивистской зависимостью массы электрона от его скорости. Электромагнитные процессы протекают за время порядка 10^-20–10^-18с. Относительная интенсивность электромагнитного взаимодействия в 137 раз меньше, чем сильного.