Сили взаємодії заряджених систем в різних формах поля
Щоб уникнути непорозумінь при позначенні сил взаємодії, застосовується система індексації з помомощью нижніх індексів. Для сил взаємодії зарядів у фізичному полі застосовуються ті ж нижні індекси, що і для напруженостей у фізичному полі. Відсутність нижніх індексів у символу сили F призводить до ускладнень при викладанні.
1. Сили взаємодії заряджених систем в центральному полі.
Сила взаємодії полеобразующей і польовий заряджених систем в центральному полі Ff визначається в фізиці двома відомими законами: законом Кулона для електростатичного поля і законом всесвітнього тяжіння Ньютона для гравітаційного поля (а точніше - для гравістатіческого поля). Обидва закони відкриті експериментально. Покажемо, як обидва ці закону виводяться за допомогою поняття локальна напруженість центрального поля Ef за рівнянням
де kf0 - розмірний коефіцієнт центрального поля; Sf - площа еквіпотенційної поверхні; er - орт, спрямований від центру полеобразующей зарядженої системи в точку поля, де визначається напруженість. Потім по напруженості Ef і по заряду qf внесеної в поле зарядженої системи визначається сила взаємодії заряджених систем Ff. Далі рівняння (1) з урахуванням рівняння (2) перетворюється в рівняння узагальненого закону взаємодії зарядів в центральному полі:
Якщо потрібно розрізняти сили взаємодії в різних формах поля, силу взаємодії в гравістатіческом поле в вакуумі, звану силою тяжіння. можна позначити символом Fgv (або Fg), а силу взаємодії в електричному полі в вакуумі, звану кулоновской силою. можна позначити символом Fev (або FС).
2. Сили взаємодії заряджених систем в вихровому полі.
Сила взаємодії полеобразующей і польовий заряджених систем в вихровому полі (Fc) пов'язана з локальною напруженістю цього поля Ec рівнянням
Рівняння для визначення сили взаємодії Fc двох рухомих один щодо одного заряджених систем з динамічними зарядами вихрового поля Qc і qc має ту ж структуру, що і рівняння (3), але записується після підстановки в рівняння (4) значення напруженості вихрового поля Eс за допомогою векторного твори динамічних зарядів Qc і qc.
де Sc - площа еквіпотенційної поверхні вихрового поля. Якщо взаємодіючі динамічні заряди є рухомими зарядами Qc = QvQ і qc = qvq. то рівняння (5) перетворюється в рівняння
Якщо взаємодіючі динамічні заряди є струмовими зарядами з однаковою довжиною провідників l. тобто, Qc = Il. а qc = il. то рівняння (5) перетворюється в рівняння
3. Сили протидії фізичного поля зміни стану польової системи.
При незмінній напруженості поля зміна положення зарядженої системи в поле або зміна значення заряду в цій системі викликає протидію фізичного поля. У свою чергу, зміна положення зарядженої системи може виникнути як при переміщенні системи в поле, так і при повороті системи щодо вектора напруженості поля. В обох випадках виникає протидія поля. чинне на заряджену систему при перехідному процесі в її новий стан.
1.При зміні положення зарядженої системи при її прямолінійній переміщенні dx під впливом сторонньої сили виникає сила протидії поля F зміни положення системи, що визначається за рівнянням
де eF - орт сили протидії. Рівняння для визначення зміни енергії протидії dW записується у вигляді скалярного твори векторів
2. При зміні положення зарядженої системи в поле внаслідок її повороту на кут d # 966; щодо направлення вектора напруженості фізичного поля виникає момент протидії поля M. визначається за рівнянням
де eM - орт моменту протидії. Рівняння для визначення зміни енергії протидії
3. При зміні значення заряду системи dq (при незмінності положення системи в поле) теж виникає протидія поля, позначене в узагальненому вигляді як U і визначається за рівнянням
де eU - орт протидії поля. Рівняння для визначення зміни енергії протидії dW
Рівняння (8), (10) і (13) не відрізняються за своєю структурою один від одного. Величини F. M і U відповідають динамічним впливам поля на заряджену польову систему.
4. Сили впливу зміни поля на польову заряджену систему.
Розглянемо вплив оновлено напруженості поля на польову заряджену систему, нерухому відносно центру полеобразующего заряду. При такій зміні відбувається енергетичний вплив самого фізичного поля dW на що не зраджує свої властивості заряджену систему. Запишемо, наприклад, визначає рівняння для потенційної енергії системи в електростатичному полі:
Елементарне приріст потенційної енергії при зміні значення полеобразующего заряду Qf визначиться, відповідно, з рівняння:
Тепер запишемо рівняння для визначення елементарного збільшення локальної напруженості поля при незмінному значенні заряду зарядженої польовий системи qf і зміні значення заряду полеобразующей системи Qf в рівнянні для визначення сили взаємодії F.
Порівняння рівнянь (15) і (16) приводить до рівняння:
Отриманим рівнянням (17) можна скористатися також для визначення енергетичного впливу на заряджену польову систему з боку мінливого фізичного поля при повороті вектора напруженості поля.