ЭЛЕКТРИЧЕСТВОлишь в области переменных, в особенности быстропеременных электромагнитных полей, изученных лишь в последней трети прошлого века.
Изучение этих полей началось с открытия Фарадеем (1831) электромагнитной индукции (см.). Под этим названием объединяли две группы явлений: во-первых, возбуждение электрических токов в проводнике при движении его в магнитном поле, объясняющееся охарактеризованным выше воздействием магнитного поля на находящиеся в проводнике и движущиеся вместе с ним электрические заряды, и, во-вторых, возникновение токов в неподвижных проводниках при изменении напряженности магнитного поля в окружающем проводник пространстве, объясняющееся возникновением электрического поля при изменении во времени поля магнитного. [Первая работа Эйнштейна по теории относительности (1905) начинается с указания на необходимость устранить эту двойственность в истолковании явлений индукции. Задача эта действительно была разрешена теорией относительности]. Напряженность этого электрического поля прямо пропорциональна скорости изменения поля магнитного. Явления индукции токов играют громадную роль в технике переменных токов и вообще в электротехнике; использование их лежит в основе всех современных электрогенераторов, трансформаторов и т. д.
Итак, электрическое поле может возбуждаться не только непосредственно электрическими зарядами, но и изменениями поля магнитного.
С другой стороны, экспериментальное доказательство предсказанного Максвеллом существования магнитного поля т. н. токов смещения (см. ниже) свелось в сущности к установлению того факта, что и магнитное поле может возбуждаться изменениями поля электрического.
Впрочем в конечном счете исходными возбудителями электрических и магнитных полей всегда являются электрические заряды.
С возбуждением электрического поля при изменении поля магнитного и с обратным явлением непосредственно связан тот кардинальный факт, что электромагнитные поля и силы взаимодействия электрических зарядов распространяются не мгновенно, а с некоторой конечной скоростью (Максвелл, 1862). Так напр., закон Кулона 7? = ^1^2
строго справедлив лишь для сил взаимодействия покоящихся зарядов qt и q2. Если же вначале заряды покоились на расстоянии R друг от друга, а затем напр. в момент t заряд q± был смещен в противоположную от q2 сторону, то хотя расстояние между ними и увеличится, однако на заряд q2 будет действовать в течение времени R/c сила F, соответствующая прежнему расстоянию R, и лишь в момент t + R/c величина испытываемой им силы начнет меняться в соответствии с изменением расстояния. Это и значит, что электромагнитные поля и силы взаимодействия распространяются не мгновенно, а со скоростью с, к-рая, как показали измерения скорости света, равна 300.000 км/сек.
Процесс распространения поля сводится в общих чертах к следующему. Напряженность электромагнитного поля в каждой точке пространства непосредственно определяется только состоянием смежного, непосредственно прилегающего к этой точке участка пространства,а именно величиною и скоростью находящегося в этом участке заряда и напряженностью поля в нем. Таким обр. поле данного заряда qr в удаленной от него точке Рг определяется полем этого заряда во всех промежуточных точках, лежащих на пути от q\ к В случае неподвижного заряда это обстоятельство непосредственно ни в чем не обнаруживается и все обстоит так же, как если бы заряд qx непосредственно5 возбуждал поле во всех точках пространстваОднако если сместить заряд q, то это смещение непосредственно отзовется лишь на напряженности поля в смежных с qr точках пространства и лишь постепенно будет передаваться дальше от точки к точке. При этом изменение напр.. электрического поля в данной точке возбуждает в прилегающих точках поле магнитное,, изменение к-рого в свою очередь вызывает изменение поля электрического в дальнейших точках и т. д. Утверждение, что процесс передачи электромагнитных' действий происходит именно таким образом и притом с конечной скоростью с, является отличительным признаком теории поля, называемой поэтому также и теорией близкодействия (в отличие от упомянутых теорий дальнодействия).
Наиболее важным случаем распространения переменных электромагнитных полей являются электромагнитные волны (см. Электрические колебания). Так называются распространяющиеся вдаль от какого-либо источника изменения напряженности электромагнитного поля, протекающие в каждой данной точке периодически во времени, т. е. так, что состояние поля в данной точке повторяется через определенный промежуток времени Т (период, волны). Принципиально их проще всего можнобыло бы обнаружить, поместив на пути волны пробный электрический заряд, который должен был бы под воздействием волны испытывать периодически изменяющуюся силу (впрочем практически такой опыт, вообще говоря, не осуществим). Возможность возбуждения электромагнитных волн, распространяющихся с конечной скоростью с, была теоретически предсказана Максвеллом (1862—73) и впервые блестяще подтверждена экспериментально опытами Герца (1888). Опыты эти явились исходной базой развития современной радиотелеграфии и телефонии.
Максвеллом же была высказана гипотеза., что световые волны являются не чем иным,, как волнами электромагнитными. Гипотеза эта полностью подтвердилась всем дальнейшим развитием физики, и ныне оптика является в сущности лишь одной из глав общего учения об Э..
Световые волны отличаются от волн Герца или от радиоволн только значительно меньшим периодом колебания и стало быть меньшей длиной волны. В пользу этого говорило не только экспериментально доказанное равенство скорости света и скорости распространения электромагнитных полей и волн, но и полная аналогия в других свойствах волн (преломление и отражение, поляризация и т. д.) (см. Электромагнитная теория света).
Электромагнитное поле вообще и электромагнитные волны в частности являются носителями электромагнитной энергии. Т. к. у человека нет органов чувств, непосредственно реагирующих на электрические заряды и электромагнитное поле (за некоторыми исключениями, как реакция глаза на свет, физиологическая реакция на высокое напряжение и т. д.), то*
