Долгие века царила теория дальнодействия — считалось, что заряды чувствуют друг друга мгновенно сквозь пустоту, будто по невидимым нитям. Но Бог не терпит пустоты в смыслах. Истина открылась через опыт: никакое взаимодействие не передаётся мгновенно. Победу одержала теория близкодействия.
Англичанин Майкл Фарадей первым дерзнул ввести понятие электрического поля. Он говорил: заряд не просто «бросает силу» через пустоту — он изменяет пространство вокруг себя, создаёт поле. А великий Джеймс Клерк Максвелл облёк эту догадку в строгие уравнения и завершил здание теории.
Согласно теории близкодействия, два заряда не действуют друг на друга напрямую. Каждый заряд создаёт в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле действует на всякий другой заряд, помещённый в него. Иными словами:
Заряд → Поле → Заряд
Взаимодействие передаётся через поле не мгновенно, а с конечной скоростью. Максвелл показал, что скорость распространения электромагнитных взаимодействий равна скорости света:
\[c \approx 300\;000\;\text{км/с}\]Время передачи взаимодействия от заряда $A$ до заряда $B$:
\[t = \frac{AB}{c}\]Самое убедительное доказательство — радиоволны. Передатчик создаёт переменное электромагнитное поле, которое через ничтожные доли секунды достигает приёмника. Мы ежедневно пользуемся этим чудом, не задумываясь.
Это особая форма материи. Оно существует независимо от нашей воли и нашего сознания. Мы не видим его глазами, но обнаруживаем по главному свойству:
Электрическое поле действует на всякий электрический заряд с силой.
Если сила не возникает — значит, поля в данной точке нет.
Электростатическое поле — это поле неподвижных (статических) зарядов. Оно не меняется со временем. Его главная особенность: оно неразрывно связано с зарядами. Уберёте заряды — исчезнет и поле.
Но природа богаче. Переменное электрическое поле может существовать независимо от зарядов — его порождает переменное магнитное поле, и, оторвавшись от источника, такое поле летит в пространстве как электромагнитная волна. Свойства статических и переменных полей во многом совпадают, но есть и глубокие различия, которые мы будем открывать постепенно.