Номер 1, страница 15, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. Каким образом объясняют взаимодействие электрических зарядов теории дальнодействия и близкодействия?

Взаимодействие электрических зарядов объясняется с двух принципиально разных позиций: теории дальнодействия и теории близкодействия.

Теория дальнодействия

Согласно этой, ныне считающейся устаревшей, теории, взаимодействие между телами (в данном случае, электрическими зарядами) передается мгновенно на любое расстояние через пустое пространство, без какого-либо материального посредника. Один заряд "чувствует" присутствие другого и силу, действующую на него, в тот же самый момент времени, независимо от расстояния между ними. Математически это выражается, например, законом Кулона, который описывает силу взаимодействия $\text{F}$ между двумя точечными зарядами $q_1$ и $q_2$, находящимися на расстоянии $\text{r}$ друг от друга: $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$. Формула не содержит указания на время распространения взаимодействия. Если один из зарядов изменит свое положение, то, согласно этой теории, сила, действующая на второй заряд, изменится мгновенно. Эта концепция противоречит специальной теории относительности, утверждающей, что ни одно взаимодействие или сигнал не могут распространяться быстрее скорости света в вакууме.

Теория близкодействия

Эта теория, являющаяся общепринятой в современной физике, утверждает, что любое взаимодействие передается не мгновенно, а с конечной скоростью от точки к точке через некоторого посредника. В случае электромагнитного взаимодействия таким посредником является электромагнитное поле. Основоположниками этой концепции являются М. Фарадей и Дж. Максвелл.

Согласно теории близкодействия, каждый электрический заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле является особой формой материи, обладает энергией и распространяется в пространстве. Когда в это поле помещается другой заряд, поле действует на него с определенной силой. Таким образом, взаимодействие происходит в два этапа:

1. Заряд-источник $q_1$ создает в каждой точке окружающего пространства электрическое поле, характеризуемое вектором напряженности $\vec{E}$.

2. Электрическое поле в точке, где находится второй заряд $q_2$, действует на него с силой $\vec{F} = q_2 \vec{E}$.

Любые изменения (например, перемещение заряда-источника) не передаются мгновенно. Изменения в электрическом поле распространяются в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с). Таким образом, второй заряд "узнает" об изменении положения первого только спустя время $\Delta t = r/c$, где $\text{r}$ — расстояние между зарядами. Эта концепция лежит в основе всей современной электродинамики.

Ответ:

Теория дальнодействия объясняет взаимодействие зарядов как их прямое и мгновенное воздействие друг на друга на расстоянии через пустоту, без каких-либо посредников. Теория близкодействия, являющаяся современной, объясняет это взаимодействие через посредника — электрическое поле. Согласно этой теории, каждый заряд создает вокруг себя поле, которое затем действует на другие заряды. Взаимодействие при этом распространяется не мгновенно, а с конечной скоростью, равной скорости света.