Электромагнитное взаимодействие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом[1]. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только посредством электромагнитного поля.
С точки зрения квантовой теории поля[2] электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля). Сам фотон электрическим зарядом не обладает, а значит не может непосредственно взаимодействовать с другими фотонами.
Из фундаментальных частиц в электромагнитном взаимодействии участвуют также имеющие электрический заряд частицы: кварки, электрон, мюон и тау-частица (из фермионов), а также заряженые калибровочные бозоны.
Электромагнитное взаимодействие отличается от слабого[3] и сильного[4] 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 на 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.
Краткая сводка основных формул классической электродинамики[]
На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера:
![{\displaystyle {\vec {F}}_{A}=I\cdot [\Delta {\vec {l}}\times {\vec {B}}]}](https://services.fandom.com/mathoid-facade/v1/media/math/render/svg/d93a3d29f90929bb649cb5b0bb03387d7cf36015)
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца:
![{\displaystyle {\vec {F}}_{L}=q\cdot [{\vec {V}}\times {\vec {B}}]}](https://services.fandom.com/mathoid-facade/v1/media/math/render/svg/4e9b97ea8297a1f811b7588f0f848c6e3a4ca8bd)
Примечания[]
- ↑ В том числе электромагнитное взаимодействие и между электрически нейтральными в целом частицами (то есть, когда их суммарный заряд ноль), но составные части которых обладают зарядами, так что взаимодействие не сводится к нулю, хотя и быстро убывает с расстоянием. Например, нейтрон — нейтральная частица, однако он содержит в своём составе заряженные кварки и потому участвует в электромагнитном взаимодействии (в частности, обладает ненулевым магнитным моментом).
- ↑ Раздел квантовой теории поля, описывающий электромагнитное взаимодействие носит название квантовой электродинамики. Это образцовый, наиболее хорошо разработанный и поддающийся расчёту раздел квантовой теории поля, и вообще одна из наиболее успешных и точных - в смысле экспериментального подтверждения - областей теоретической физики.
- ↑ Слабое взаимодействие быстро убывает из-за массивности его переносчика - векторного W или Z бозона.
- ↑ Сильное взаимодействие между кварками спадает с расстоянием еще гораздо медленнее, а точнее, судя по всему, его сила вообще с расстоянием не спадает; однако все известные частицы, наблюдаемые в свободном состоянии, нейтральны в отношении "сильного заряда" - цвета - так как или совсем не содержат кварков, или включают несколько кварков, сумма цветов которых ноль, поэтому в основном поле сильного взаимодействия - глюонное поле - сосредоточено между "цветными" кварками - внутри составной частицы, а его "остаточная часть", распространяющаяся вовне - очень мала и быстро спадает.
См. также[]
Известные фундаментальные взаимодействия элементарных частиц и тел из них |
|
|---|---|
|
Сильное взаимодействие · Электромагнитное взаимодействие · Слабое взаимодействие · Гравитация |