§ 40. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СИЛЫ
Из курса физики VII класса известно, что между наэлектризованными телами действует особая сила, которая называется электрической силой.
Напомним, что электрические силы могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. В природе существуют заряды двух видов. Их условились называть положительными и отрицательными зарядами. Два тела с одпонмепными зарядами отталкиваются. Если же знаки зарядов различны, то между телами действуют силы притяжения.
Электрическая сила зависит от величины зарядов и от расстояния между заряженными телами, она тем больше, чем больше заряды и чем меньше расстояние между ними
У электрических зарядов есть интересное свойство. Когда заряды движутся друг относительно друга, между ними, кроме электрической силы, возникает еще одна сила, которую называют магнитной силой.
Обе эти силы — электрическая и магнитная — настолько тесно связаны, что их нельзя отделить друг от друга: они действуют одновременно. А так как большей частью приходится иметь дело с движущимися зарядами, то действующие между ними силы нельзя назвать ни электрическими, ни магнитными. Их называют электромагнитными силами.
Откуда же берется «электрический заряд», который у тела может быть, а может и не быть?
Любое тело состоит из молекул и атомов. В свою очередь атомы, хотя они и чрезвычайно малы (несколько стомиллионных долей сантиметра), состоят из еще меньших частиц — атомного ядра и электронов. Вот они-то, ядра и электроны, обладают электрическими зарядами. Ядро имеет положительный заряд, электроны — отрицательный.
В нормальных условиях в атоме столько электронов, что их общий отрицательный заряд в точности равен положительному заряду ядра, так что атом в целом как бы не имеет заряда. Он, как говорят, электрически нейтрален. Тогда и тела, составленные из таких нейтральных атомов, электрически нейтральны. Между такими телами нет электрических сил взаимодействия. Заряды, имеющиеся в одном теле, практически не взаимодействуют с зарядами другого тела.
Зато в одном и том же твердом (или жидком) теле соседние атомы настолько близко расположены один к другому, что силы взаимодействия между зарядами, из которых они состоят, весьма значительны.
Силы взаимодействия атомов зависят от расстояний между ними. Зависимость эта сложная и до сих пор еще точно неизвестна. Но достоверно установлено, что силы взаимодействия между атомами могут изменять свое направление при изменении расстояния между ними. Если расстояние между атомами очень мало, то они отталкиваются друг от друга. Но если расстояние между нимн увеличить, то вместо сил отталкивания между атомами начинают действовать силы притяжения. При некотором расстоянии между атомами силы притяжения и силы отталкивания становятся одинаковыми.
Рис. 99
Рис. 100
Естественно, что на таких именно расстояниях атомы и располагаются друг относительно друга (в твердом теле и жидкости). Заметим, что расстояния эти очень малы. Они приблизительно такие же, как и размеры самих атомов.
Если растянуть тело, то расстояние между атомами несколько увеличится и между ними начнут действовать силы притяжения. Эти силы сообщат атомам ускорения и заставят их снова сблизиться до прежнего расстояния.
Наоборот, если тело сжать и тем самым сблизить атомы, появятся силы отталкивания, которые заставят атомы снова разойтись и занять прежние места.
Таким образом, при растяжении или сжатии тела в нем возникают электрические по своей природе силы, которые восстанавливают прежние размеры тела.
Такие восстанавливающие силы возникают также, когда тела сгибают (рис. 99) или скручивают (рис. 100), потому что и в этих случаях изменяется взаимное расположение атомов.
Растяжение и сжатие, изгиб и кручение называют деформациями тел. Следовательно, при всякой деформации тела возникает сила, которая возвращает тело в то состояние, в котором оно было до деформации.
