II. Электричество и магнетизм

Одним из важнейших первичных понятий электромагнетизма является электрический заряд. Будем исходить из представления о том, что электромагнитные поля создаются неподвижными и движущимися заряженными частицами, и других источников поля нет.

Однако исследовать мы будем не микроскопические поля, наведенные этими частицами, а макроскопические поля, усредненные по физически бесконечно малому объему.

Физически бесконечно малый объём - это объём, достаточно малый по сравнению с объемом макроскопического тела, но содержащий достаточно большое количество частиц, чтобы отношение мало менялось при изменении , рис.1, здесь = - полный заряд в объеме .

График зависимости от величины приблизительно имеет вид, изображенный на рис.1 и условие макроскопичности поля можно записать в виде: , где - характерное расстояние между частицами, - характерный размер тела.

Несмотря на важность понятия заряд, основным объектом электромагнетизма является электромагнитное поле.

Важно отметить, что ЭМ поле - это реальный объект (т.е. обладает энергией, импульсом, моментом импульса).

Хотя поле создаётся зарядами, но оно может существовать и без зарядов за счёт эффекта самоподдержки энергии поля путем превращения электрических и магнитных составляющих энергии.

Впервые возможность существования ЭМ процесса без наличия зарядов и токов предсказал Максвелл, (эквивалентное утверждение - существуют нетривиальные решения однородных уравнений Максвелла при отсутствии зарядов и токов).

Экспериментальные доказательства материальных проявлений ЭМ волн впервые получены в опытах Герца (1887г) и опытах Лебедева по измерению светового давления (1901 г).