какое взаимодействие называют электромагнитным
Электромагнитное взаимодействие
Для начала введем основное определение.
Электромагнитное взаимодействие – это взаимодействие, осуществляемое между заряженным телом (или несколькими телами) и электромагнитным полем.
Электромагнитное поле в данном случае выступает основным проводником между заряженными частицами.
Электромагнитное взаимодействие относится к так называемым фундаментальным взаимодействиям (наряду с сильным, слабым и гравитационным). Его проявления видны повсюду в окружающем нас мире. Электромагнитная природа характерна для многих сил в механике, например, сил упругости, натяжения и других.
Источником электромагнитного поля служат заряженные частицы. Взаимодействие нейтральных (лишенных заряда) частиц осуществляется благодаря квантовым эффектам или особенностям их сложной внутренней структуры. Именно это является основным отличием электромагнитного поля от гравитационного, сила воздействия которого распространяется на все частицы без исключения. Однако именно электромагнитное взаимодействие обеспечивает существование молекул и атомов, потому что они связаны между собой электромагнитными силами. Таким образом, именно этот тип взаимодействия лежит в основе всех явлений на нашей планете.
Электромагнитную природу имеют и химические силы, поскольку они объединяют атомы в молекулы. Сила воздействия электромагнитного поля значительно больше, чем гравитационного. В отличие от сильного и слабого взаимодействия радиусом его действия является бесконечность. Такую особенность можно объяснить тем, что главным переносчиком электромагнитного поля является фотон, не имеющий массы.
От слабого взаимодействия электромагнитные силы также отличаются тем, что по отношению к заряду и пространству они всегда сохраняют свою четность. Однако в отличие от сильного взаимодействия, в нем не происходит сохранения изотопического спина.
Сравнение сил электромагнитного взаимодействия с гравитационными
Что такое постоянная электромагнитного взаимодействия
Существует важная величина, называемая постоянной электромагнитного взаимодействия, которая выражается так:
Разберем несколько примеров применения постоянной в решении задач.
Условие: в вакууме на расстоянии одного метра находятся два протона. Определите силу электростатического и гравитационного взаимодействия между ними.
Решение
Вычислим значение с учетом этих данных:
Для нахождения силы электростатического взаимодействия нам потребуется закон Кулона:
У нас есть все нужные данные для расчета. Вычислим ответ:
Условие: найдите значение удельного заряда частицы, при котором сила гравитационного воздействия будет равна по модулю силе электростатического. Взаимодействующие частицы при этом будут одинаковы.
Решение
Решить эту задачу можно с помощью закона всемирной гравитации и закона Кулона.
Какое взаимодействие § 49 № 2 ГДЗ Физика 10 класс Громов С.В.
Какое взаимодействие называют электромагнитным?
Электромагнитным называют дальнодействующее взаимодейст-
вие, которое проявляет себя как притяжение, так и отталкивание.
С каким видом симметрии связан закон сохранения импульса?
Почему амплитуда свободных колебаний с течением времени уменьшается?
Почему возникла необходимость отказа от преобразований Галилея?
Кладовщик выдал по первому ордеру 2/7 всей имевшейся на складе проволоки, а по второму ордеру 3/14 всей проволоки. Сколько килограммов ( Подробнее. )
Банка с вареньем стоит 1,2 тыс. рублей. Сколько процентов стоимость варенья составляет от стоимости банки с вареньем, если пустая банка ( Подробнее. )
Электромагнитное взаимодействие
С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля). Сам фотон электрическим зарядом не обладает, но может взаимодействовать с другими фотонами путём обмена виртуальными электрон-позитронными парами.
Из фундаментальных частиц в электромагнитном взаимодействии участвуют также имеющие электрический заряд частицы: кварки, электрон, мюон и тау-лептон (из фермионов), а также заряженные калибровочные W±-бозоны. Остальные фундаментальные частицы Стандартной Модели (все типы нейтрино, бозон Хиггса и переносчики взаимодействий: калибровочный Z0-бозон, фотон, глюоны) электрически нейтральны.
Электромагнитное взаимодействие отличается от слабого и сильного взаимодействия своим дальнодействующим характером — сила взаимодействия между двумя зарядами спадает только как вторая степень расстояния (см.: закон Кулона). По такому же закону спадает с расстоянием гравитационное взаимодействие. Электромагнитное взаимодействие заряженных частиц намного сильнее гравитационного, и единственная причина, по которой электромагнитное взаимодействие не проявляется с большой силой в космических масштабах — электрическая нейтральность материи, то есть наличие в каждой области Вселенной с высокой степенью точности равных количеств положительных и отрицательных зарядов.
В классических (неквантовых) рамках электромагнитное взаимодействие описывается классической электродинамикой.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
3.105 км/с. Важной характеристикой электромагнитных волн является длина волны. По этой характеристике различают: радиоволны – 102 см, рентгеновское излучение 2.10-8, рентгеновское излучение – 2.10-5 – 6.10-12, у – излучение взаимодействие электромагнитных волн с веществом, немецкий физик Гендрик Антон Лоренц выдвинул гипотезу о существовании электрона, т. е. малой электрически заряженной частички, которая в громадных количествах присутствует во всех весомых телах. Эта гипотеза объяснила открытое в 1896 г. немецким физиком П. Зееманом явление расщепления спектральных линий в магнитном поле. В 1897 г. У. Томсон экспериментально подтвердил наличие мельчайшей отрицательно заряженной частицы, или электрона.
Связанные понятия (продолжение)
Магнитосопротивление (магниторезистивный эффект) — изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Впервые эффект был обнаружен в 1856 Уильямом Томсоном. В общем случае можно говорить о любом изменении тока через образец при том же приложенном напряжении и изменении магнитного поля. Все вещества в той или иной мере обладают магнетосопротивлением. Для сверхпроводников, способных без сопротивления проводить электрический ток, существует критическое магнитное поле, которое разрушает.
В физике элементарных частиц электрослабое взаимодействие является общим описанием двух из четырёх фундаментальных взаимодействий: слабого взаимодействия и электромагнитного взаимодействия. Хотя эти два взаимодействия очень различаются на обычных низких энергиях, в теории они представляются как два разных проявления одного взаимодействия. При энергиях выше энергии объединения (порядка 100 ГэВ) они соединяются в единое электрослабое взаимодействие.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
— одно из фундам. взаимодействий элементарных частиц (наряду с гравитационным, слабым и сильным), характеризуемое участием в нём эл.-магн. поля.
Вследствие равенства нулю массы фотона Э. в. является дальнодействующим (см. Взаимодействие), в частности сила притяжения между заряж. покоящимися частицами изменяется с расстоянием как 1/r 2 (Кулона закон).
В силу дальнодействия Э. в. может заметно проявляться и на макроскопич. уровне. К Э. в. фактически сводится большинство наблюдаемых физ. сил: силы упругости в твёрдых телах, силы трения, силы поверхностного натяжения в жидкостях и др. Свойства разл. агрегатных состояний вещества, хим. превращения веществ также определяются Э. в. Это взаимодействие лежит в основе всех наблюдаемых макроскопически электрич., магн. и оптич. явлений. Разл. проявления Э. в. широко используются в электротехнике, радиотехнике, электронике.
Как фундаментальное, Э. в. проявляется на малых расстояниях (обычно порядка или меньше атомных), где существенны квантовые эффекты. При этом описание взаимодействия между фотонами и заряж. лептонами даётся ур-ниями квантовой электродинамики. При описании Э. в. адронов и ядер необходимо учитывать также сильное взаимодействие.
При матем. описании Э. в. эл.-магн. поле в пространственно-временной точке х характеризуется 4-потенциа-лом А m ( х),m = 0, 1, 2, 3; А =(j, А), где j-скалярный потенциал, А— векторный потенциал. Лагранжиан взаимодействия 
поля с зарядом записывается в виде скалярного произведения:
При т. н. калибровочных преобразованиях
где c( х)- произвольная ф-ция х, лагранжиан и наблюдаемые физ. величины остаются неизменными. Это свойство получило назв. калибровочной инвариантности. Обобщение представления о калибровочной инвариантности на др. типы взаимодействий привело, в частности, к созданию единой теории слабых и эл.-магн. взаимодействий (см. Электрослабое взаимодействие).
Рис. 1. Зависимость полного сечения поглощения фотона протоном s(gр) от энергии фотона в лабораторной системе e g (верхняя шкала) и суммарной энергии фотона и протона в системе центра масс W gр (нижняя шкала). См. также врезку.
Рис. 3. Отношение R =s(gA)/s(gр) полных сечений адронного поглощения фотонов с e g = 16 ГэВ на ядрах и на протонах в зависимости от числа А нуклонов в ядре.
Э. в. адронов и ядер представляет собой мощный инструмент для изучения их строения. Так, наиболее полные сведения о размерах ядер, о распределении в них зарядов получены при измерении сечений упругого рассеяния электронов на ядрах. То же справедливо и в отношении нуклонов.
По совр. представлениям, партоны есть не что иное, как кварки и глюоны. В применении к Э. в. адронов кварковая модель даёт хорошо согласующиеся с экспериментом предсказания не только для магн. моментов частиц, но и для вероятностей радиац. распадов адронов, для сечений упругого и глубоко неупругого рассеяния электронов. При Э. в. фотон взаимодействует с входящими в состав адронов кварками. При этом в жёстких процессах получившие в результате взаимодействия большую энергию кварки и испускаемые ими глюоны образуют струи адронные.
Лит.: Фейнман Р., Взаимодействие фотонов с адронами, пер. с англ., М., 1975; Вайнберг С., Свет как фундаментальная частица, [пер. с англ.], «УФН», 1976, т. 120, в. 4, с. 677; Фрауэнфель-дер Г., Хенли Э., Субатомная физика, пер. с англ., М., 1979.
А. А. Комар, А. И. Лебедев.
Фундаментальные физические взаимодействия: просто о сложном
Фундаментальной рубрике – фундаментальная тема. Постараемся рассказать о ней простым языком и кратко. Что такое физические взаимодействия, почему они важны, какие есть типы фундаментальных физических взаимодействий и их характеристики.
За студенческими новостями на злобу дня добро пожаловать на наш телеграм-канал.
Элементарные частицы: что это такое и какие они бывают
Начнем с самого начала. Все вокруг состоит из частиц. Грубо говоря, тем, что Земля – круглая, а небо – голубое, мы обязаны тому, как разные частицы с различными свойствами взаимодействуют между собой.
Элементарная частица – микрообъект субъядерного масштаба, который невозможно расщепить на более мелкие составные части.
Какие бывают элементарные частицы? По значению спина их делят на бозоны и фермионы. Но, конечно же, это далеко не все. Чтобы понять все многообразие частиц, вот небольшая схема с их классификацией.
Элементарных частиц насчитывается очень много. Так, стандартная модель насчитывает 61 частицу. А всего вместе с античастицами известно более 350 элементарных частиц. К тому же, ученые полагают, что существуют и неизвестные до сих пор частицы.
Понятие фундаментального физического взаимодействия
Чтобы понять и объяснить, как же все это работает, специально была разработана «теория всего». Точнее, сначала придумали стандартную модель, но из-за проблем с теорией квантовой гравитации она не включала в себя гравитационного взаимодействия. На данный момент теория всего насчитывает четыре фундаментальных физических взаимодействия:
Здесь они выстроены в порядке интенсивности. Вполне возможно, есть еще какое-то фундаментальное взаимодействие, о котором мы пока просто не знаем.
Пятым фундаментальным взаимодействием иногда называют Поле Хиггса. Подробнее об открытии знаменитого бозона Хиггса читайте в отдельной статье.
Рассмотрим каждое взаимодействие в хронологическом порядке.
Гравитационное взаимодействие
Его начали изучать одним из первых, а теория гравитации Ньютона на долгие годы легла в основу классической механики. Гравитация – уникальное и внезапно самое слабое из всех взаимодействий. Чем больше масса объекта, тем сильнее проявляется гравитация. Движение небесных тел и свободное падение происходят за счет гравитации, а гравитационное взаимодействие проявляется на огромных расстояниях. В масштабах микромира оно практически ничтожно.
Электромагнитное взаимодействие
Это основной вид взаимодействия между атомами, который начали активно изучать в 19 веке. Именно электромагнитная природа лежит в основе многих сил: упругости, трения и т.д. Исключение – сила тяжести, она является следствием гравитационного взаимодействия. Суть проявления электромагнитного взаимодействия описывается законом Кулона: между электрическими зарядами действуют силы притяжения и отталкивания.
Слабое взаимодействие
Уже с открытием радиоактивности и ядерных реакций ученые задумались: почему и благодаря какой силе ядро или составная частица распадаются? Логично было предположить, что за эти процессы ответственно еще одно взаимодействие, которое назвали слабым. Оно проявляется на расстояниях меньше атомного ядра.
Электромагнитное и слабое взаимодействие объединены теорией электрослабого взаимодействия.
Сильное взаимодействие
Ну ладно, с распадом разобрались. Но почему стабильные ядра атомов сами по себе не распадаются на протоны и нейтроны? Тем более, что положительные протоны в ядре должны отталкиваться друг от друга из-за электромагнитного взаимодействия. Очевидно, здесь действует штука посильнее, и это – сильное взаимодействие, которое проявляется на совсем уж маленьких расстояниях внутри атомного ядра между нуклонами.
Конечно, здесь мы рассказали обо всем очень кратко и без единой формулы. Хотите разобраться глубже? Попробуйте почитать учебники по квантовой физике. Но будьте осторожны, учеными доказано, что они являются сильнодействующим снотворным. А если на каком-то этапе возникнут сложности, обращайтесь в профессиональный сервис помощи учащимся.