Движущийся электрический заряд от Галактики до Земли
Движущийся электрический заряд лежит в основе многих явлений, происходящих в природе. К примеру, множество частиц, заряженных высокой энергией, постоянно «бомбардируют» нашу Землю.
Между Землей и Вселенной
Большинство из них зарождаются за пределами Солнечной системы в виде протонов, а где-то 14 % - в виде частиц. Скорее всего, заряды образуются в пределах Галактики и поэтому называются галактическими лучами. Также мы хорошо знаем солнечные лучи, которые состоят из протонов. Особенно сильное воздействие оказывается тогда, когда на поверхности Солнца случаются волнения.
Приближаясь к Земле, заряды входят в ее магнитное поле. Если движущийся электрический заряд имеет небольшую энергию, частица отклоняется и не доходит до Земли. А вот заряженные большой энергией частицы способны достичь поверхности. При этом они как бы навиваются на силовые магнитные линии.
Около Земли существуют зоны, где заряженных частиц скапливается особенно большое количество. Они называются радиационными поясами и являются своего рода «ловушками», куда заряды захватываются полем.
Геомагнитное поле удерживает большинство электронов и протонов благодаря тому, что в атмосфере они сталкиваются с атомными ядрами атмосферных газов. Происходят ядерные реакции и испускаются нейтроны, не имеющие зарядов. Поэтому и магнитное поле на них не действует.
Нейтроны переходят в зону меньшей напряженности, а затем распадаются на электроны, протоны и нейтрино, которые (за исключением нейтрино) снова захватываются магнитным поле. В конце концов образуются радиационные пояса. Нейтрино же улетает, так как для него не характерен движущийся электрический заряд.
Природные явления
Все слышали, а некоторые и видели такое природное явление, как полярное сияние. Чаще всего его можно наблюдать в высоких широтах севера. Реже оно появляется и южнее. Свет здесь генерируется за счет солнечных протонов, проникающих в магнитное поле.
Атмосфера на высоте их скопления сильно разрежена. Но и здесь есть кислород и азот, сталкиваясь с которыми получается свечение. Данные явления происходят непрерывно, но далеко не всегда заметны человеческому зрению. Однако, когда на Солнце случаются волнения, то увеличившееся количество протонов позволит людям наблюдать чрезвычайно красивое зрелище на небе.
Другое известное природное явление, содержащее движущийся электрический заряд, это молнии. В них происходят громадные электрические разряды в виде искр. Молнии возникают между облаками в атмосфере или между облаками и землей. Длина их порой доходит до нескольких километров, диаметр при этом — всего лишь несколько десятков сантиметров, а длительность даже не достигает и секунды. Молнии почти всегда появляются с громом. Чаще всего они имеют линейную форму, но иногда бывают и в виде шаров. Последние особенно окружены мистическими историями.
Ток
Возникновение тока и его взаимосвязь с магнитным и электрическим полем связывают с именем Фарадея, который сформулировал теорию, провозглашающую, что электрозаряды не действуют друг на друга непосредственным образом. Каждый из них создает вокруг себя электрическое поле. С помощью него и происходит взаимодействие.
Электрическое поле движущегося заряда
Главная величина, действующая в электрическом поле, является силой, которая прилагается к положительному заряду. Она называется напряженностью электрического поля.
Для удобства любое поле в пространстве изображают в виде силовых линий, касательные которых показывают его направление. Их можно увидеть в любой вязкой жидкости, если перемешать с продолговатым диэлектриком. Рядом с телом с зарядом кусочки диэлектрика выстраиваются в ряд вдоль силовых линий.
Электрическое поле может быть потенциальным. В нем работа сил не зависит от формы пути при перемещении заряда в разные точки. Таким образом, положение в этом поле двух точек определяет работу заряда между ними (что является напряжением).
Еще несколько интересных свойств
Электрический ток может появиться только при наличии электрического поля. Все вещества, в зависимости от своей способности поддерживать в себе ток, бывают проводниками и изоляторами. Первые имеют много свободных зарядов, поэтому легко перемещаются. У изоляторов же их нет.
В магнитных полях, в отличие от электрических, силовые линии не имеют ни начала, ни конца. Например, в прямолинейном проводнике они являются окружностью.
Кроме того, интересно, что электрический заряд, находящийся в неподвижном состоянии, в магнитном поле не имеет воздействий. Оно возникает лишь при движущемся заряде.