Электромагнит тәьҫир итешеүе

Слово «Взаимодействие» имеет и другие значения.

Электромагнит тәьҫир итешеүе
Ҡайҙа өйрәнелә	электромагнетизм[d]

Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие их взаимодействия. Фермионы — слева, бозоны — справа. (пункты на картинке кликабельны)

Электромагнит тәьҫир итешеүе — дүрт фундаменталь тәьҫир итешеүҙең береһе, электрик зарядлы киҫәксәләр араһында барлыҡҡа килә.

Хәҙерге ҡараш буйынса зарядлы киҫәксәләр араһындағы электромагнит тәьҫир итешеүе туранан-тура түгел, ә электромагнит ҡыры ярҙамында барлыҡҡа килә.

Ҡырҙың квант теорияһы буйынса электромагнит тәьҫир итешеүе фотон белән таратыла, фотон - электромагнит ҡырының квант ҡуҙғыуы(возбуждение) булып тора.

Фотон электрик зарядҡа эйә булмай, тимәк башҡа фотондар менән тәьҫир итешә алмай.

Фундаменталь киҫәксәләр араһында - кварктар, электрон, мюон, тау-лептон (бар фермиондар) һәм зарядлы калибрлау бозондары W± бозондары. Стандарт моделдең башҡа фундаменталь киҫәксәләре: бөтә төрҙәр нейтрино, Хиггс бозоны (ингл. Higgs boson), тәҫьир итешүҙәрҙе таратыусы калибрлау бозондары:Z⁰-бозон, фотон, глюондар электрик нейтраль була.

Көсһөҙ һәм көслө тәьҫир итешеүҙәрҙән айырмалы булараҡ, электромагнит тәьҫир итешеүе - алыҫҡа (расстояние) тәьҫир итеү сифатына хас (Кулон законы). Алыҫлыҡҡа бәйлелек гравитацион тәьҫир итешеүгә оҡшаш.

Электромагнит тәьҫир итешеүе гравитациянан шаҡтай көслөрәк, ләкин Ғәләмдәге матдәнең электрик нейтраллеге сәбәпле ул ғәләм масштабында ҙур роль уйнамай.

Классик сиктәрҙә (квантҡа ҡағылмаған) электромагнит тәьҫир итешеүе классик электродинамикала тасуирлана.

Сифаттары

Электромагнитик тәьҫир итешеүҙә тик электрик зарядлы объекттар, шул иҫәптән зарядлы киҫәксәләрҙән торған нейтраль объекттар ҡатнаша ала.

Электромагнитик тәьҫир итешеүҙең алыҫҡа тәьҫир итеү сифаты фотон массаһы булмауы менән аңлатыла.

Электромагнитик тәьҫир итешеүҙең интенсивлығы нәҙек(нескә) структура даимиһы менән сифатлана:

$\alpha ={\frac {e^{2}}{\hbar c}}\approx {\frac {1}{137}}$,

биредә $e$ — элементар электрик заряд, $\hbar$ — Планк даимиһы, $c$ — яҡтылыҡ тиҙлеге

Атом-ядро реакциялары дәрәжәһендә тәьҫир итешеү көсө буйынса электромагнетизм көслө һәм көсһөҙ тәьҫир итешеүҙәр араһында тора.

Тарҡалыш ваҡыты:

• көслө тәҫьир итешеү сәбәпле: 10⁻²³ с (иң көслө)
• электромагнитик тәьҫир итешеү сәбәпле: 10⁻¹² — 10⁻²⁰ с (уртаса)
• көсһөҙ тәьҫир итешеү сәбәпле: 10³ — 10⁻¹³ с (көсһөҙ)

Һаҡланыу закондары

Көсһөҙ тәьҫир итешеүҙән айырмалы булараҡ Электромагнитик тәьҫир итешеүҙә:

• арауыҡтың йоплоғо һаҡлана (Р-йоплоҡ)
• зарядтың йоплоғо һаҡлана (С-йоплоҡ)
• хуш еҫтең квант һандары - сәйерлек, һоҡланыу, матурлыҡ - һаҡлана

Көслө тәьҫир итешеүҙән айырмалы булараҡ электромагнитик тәьҫир итешеүҙә:

• изотопик спин һаҡланмай, G- йоплоҡ боҙола

Һаҡланыу закондары сәбәпле электромагнит процестарында Һайланыш ҡағиҙәләре бар. Мәҫәлән, фотон 1-спинға эйә,шуның өсөн нулле импульс моментлы хәлдәр араһында сәсеү күсештәре тыйыла.

Зарядтың йоплоғо сәбәпле ыңғай С-йоплоҡло системалар тик фотондар йоп һанына тарҡала, һәм киреһенсә: парапозитроний - ике фотонға, ә ортопозитроний — өс фотонға тарҡала.

Тәбиғәттәге роле

Классик механикала күпселек физик көстәр электромагнит тәьҫир итешеүе иҫәбенә барлыҡҡа килә - һығылмалылыҡ көстәре, ышҡылыу көсө, өҫлөк тартылышы көсө һәм башҡалар.

Электромагнит тәьҫир итешеүе макроскопик есемдәрҙең күпселек физик үҙенсәлектәрен һәм агрегат хәлендәге үҙ-ара күсештәрен билдәләй.

Электромагнит тәьҫир итешеүе химик әйләнеүҙәр өсөн һәм бөтә электрик, оптик, магнит күренештәре өсөн яуаплы.

Микроскопик дәрәжәлә электромагнит тәьҫир итешеүе квант эффекттарын иҫәпкә алып, атомдарҙың электрон тышлыҡтары төҙөлөшөн, молекуларҙың төҙөлөшөн, эрерәк кластерҙар сифаттарын билдәләй.

Элементар электрик зарядтың миҡдары атомдарҙың ҙурлығын, молекуларҙа бәйләнештәр оҙонлоғон билдәләй. Мәҫәлән, Бор радиусы:

${{4\pi \varepsilon _{0}\hbar ^{2}} \over {m_{e}e^{2}}}$,

биредә $\varepsilon _{0}$ — электрик даими, $\hbar$ — Планк даимиһы, $m_{e}$ — электрон массаһы, $e$ — элементар электрик заряды

Төп закондар

Электростатика

Электростатика хәрәкәтһеҙ зарядлы есемдәрҙе тасуирлай, Кулон законы:

${\vec {F}}_{12}=k{\frac {q_{1}q_{2}}{r_{12}^{3}}}{\vec {r}}_{12},$

$k={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}},$

бында $\varepsilon _{0}$ — электрик даими

• Электр ҡырының көсөргәнешлеге:

${\vec {E}}=k{\frac {q}{r^{3}}}{\vec {r}},$

Электр ҡырында киҫәксәгә тәьҫир итеүсе көс:

${\vec {F}}_{12}=k{\frac {q_{1}q_{2}}{r_{12}^{3}}}{\vec {r}}_{12},$

• Заряд күләмдә $\rho ({\vec {r}})$-тығыҙлығы менән бүленгән осракта - Гаусс электростатик теоремаһы:

$\mathrm {div} {\vec {E}}=4\pi \rho .$

• полярлаша торған диэлектрик мөхиттә электр ҡыры үҙгәрә:

${\vec {D}}={\vec {E}}+4\pi {\vec {P}}.$

бында ${\vec {P}}$ - мөхиттең полярлашыу векторы

${\vec {D}}$ - электрик индукция векторы

тейешенсә Гаусс теоремаһы:

$\mathrm {div} {\vec {D}}=4\pi \rho ,$

• Күпселек осраҡтарҙа, изотропик мөхиттә:

${\vec {P}}=\alpha {\vec {E}},$

шуға күрә

${\vec {D}}=\varepsilon {\vec {E}},$

$\varepsilon =1+4\pi \alpha$ - диэлектрик үткәреүсәнлек, шунан

${\vec {F}}_{12}=k{\frac {q_{1}q_{2}}{\varepsilon r_{12}^{3}}}{\vec {r}}_{12},$

${\vec {E}}=k{\frac {q}{\varepsilon r^{3}}}{\vec {r}}.$

Теория тарихынан

Ганс Христиан Эрстед

Башта электричество менән магнетизм айырым ике көс тип иҫәпләнгән. 1873 йылда Джеймс Максвелл «Трактат по электричеству и магнетизму» хеҙмәтен баҫтырғас, хәлдәр үҙгәрә. Дж.Максвелл ыңғай һәм тиҫкәре зарядтарҙың бер береһенә тәьҫире бер үк көс менән етәкселек итеүен дәлилләй. Ошо тәьҫирҙәр арҡаһында дүрт төп эффект барлыҡҡа килә икәнен эксперименттар менән күрһәтә.

Андре-Мари Ампер

1820 йылдың 21 апрелендә Ганс Христиан Эрстед лекцияға әҙерләгәндә бер асыш яһай. Батареянан алған электр тогын һүндергәндә компастың уғы төнъяҡты күрһәтмәй, ситкә тайпыла икәнен күрә. Шул саҡта ул магнит ҡырының электр сымының тирә яғына таралыуын аңлай. Был электричество менән магнетизм араһындағы тура бәйләнеште күрһәтә. Өс айҙан ул яңынан ең һыҙғанып,эксперименттар үткәрә башлай һәм сым аша үткәндә электр тогы магнит ҡырын хасил итә икәнен дәлилләй.СГС системаһында электромагнит индукциияһы берәмеген (Э)уның хөрмәтенә атағандар .

Майкл Фарадей

Джеймс Клерк Максвелл

Эрстедтың асышы электродинамикала яңы тәжрибәләргә этәргес була. Ошо йылдарҙа Доминик Франсуа Араго, Гемфри Дэви тимер һәм ҡорос сымдарҙың магнитланыу күренешен өйрәнәләр (Лейден банкаһын ҡулланып).Тәүге тапҡыр магнитҡа токтың тәьҫир көсөн Жан-Батист Био һәм Феликс Савар иҫәпләп сығара. Француз ғалимы- физик Андре-Мари Ампер үткәреүсе менән токтың электромагнит законлығын математик формала күрһәтә.

Был өлкәлә Майкл Фарадей, Джеймс Максвелл, Оливер Хевисайд һәм Генрих Герц эшләй. Улар XIX быуатта математик физикала иң ҙур әһәмиәткә эйә булған хеҙмәттәр яҙа. Был асыштың эҙемтәһе- яҡтылыҡтың тәбиғәтен аңлау һәм электромагнит ҡырының таралыуын (күренеүсе яҡтылыҡ(урта йышлыҡта), радиотулҡындар (түбән йышлыҡта), гамма-нурҙар (юғары йышлыҡта)өйрәнеү.

Шуны ла әйтеү урынлы булыр, Эрстедҡа хәтле 1802 йылда Италияла Джованни Доменико Романьози электричество менән магнетизм араһындағы бәйләнеште күрә,был турала, яҙа, тик уның эшенә ул ваҡытта әһәмиәт биреүсе кеше табылмай..

Һылтанмалар

• Баумгарт К. К.,. Электромагнетизм // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Краткий курс теоретической физики. В 2-х т. — М.: Наука, 1972. — Т. II. Квантовая механика. — 368 с.
• Сивухин Д. В. § 7. Дифференциальная форма электростатической теоремы Гаусса // Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 41. — 688 с.