Заряды чувствуют друг друга на расстоянии благодаря электрическому полю - особой материальной среде, возникающей вокруг каждого заряда. Первым об этом заговорил Майкл Фарадей в 1830 году, а ещё на 100 лет раньше - российский физик Рихман, тот самый, который погиб от удара молнией во время изучения грозы.
Электрические поля пронизывают буквально всё вокруг: они внутри атомов, между молекулами. Они окружают заряженные тела. Электрическое поле создаётся и самим земным шаром.
Тогда что же такое магнитное поле? Оказывается когда заряды движутся, между ними возникает дополнительное, гораздо более слабое взаимодействие. Если одноимённые заряды движутся в одну сторону, то будет дополнительное притяжение, в противоположные стороны - отталкивание. Это дополнительное взаимодействие движущихся зарядов называют магнитным взаимодействием. А так как оно очень слабое по сравнению с электрическим, то заметить его можно, либо когда заряды двигаются очень быстро (почти со скоростью света), либо когда их очень много, причём положительных и отрицательных примерно поровну.
Так упорядоченным движением электронов среди положительных ионов кристаллической решётки обусловлено магнитное взаимодействие проводов с током. Движущийся заряд создаёт вокруг себя не только электрическое поле, но и в добавок к нему ещё и магнитное. В результате чего поле вокруг заряда описывается как электромагнитное поле. Электрическое поле действует на любой заряд, магнитное только на движущийся заряд.
Величину электрического поля характеризует его напряжённость (Е), единицей её измерения является вольт на метр. У магнитного поля есть разные характеристики и разные единицы их измерения. Часто используется магнитная индукция (В), единицей измерения которой является тесла (Тл).
Электрическая напряжённость Е=1 В/м - это небольшая величина. Когда возникает пробой воздуха при статическом заряде, напряжённость в месте искры достигает трёх миллионов вольт на метр. А вот магнитная индукция В=1 Тл - это очень сильное магнитное поле. Такая индукция характерна для сильных постоянных магнитов, применяемых в электродвигателях и генераторах. Магнитные поля от 1 до 3 Т использует в медицине при МРТ (магниторезонансной томографии)
Для дальнейшего понимания подчеркну ещё раз:
Магнитное поле всегда возникает вокруг проводов с током. Все электрические приборы питаются током. Чем больше ток (то есть чем больше мощность потребляемая электрическим прибором), тем более сильное магнитное поле он создаёт вокруг себя. Естественно с расстоянием поле убывает.
Тогда откуда берётся поле постоянных мангитов, ведь мы не пропускаем через них токи? В 1820 году Ампер догадался, что оно возникает от упорядоченных атомных микротоков, похожих на крохотные круговые виточки. Чтобы все микротоки были одинаково ориентированы, магнит надо намагнитить, поместив во внешнее магнитное поле. Способностью сильно намагничиваться обладают ферромагнетики: железо, кобальт, никель и редкоземельные металлы. При нагревании выше определённой температуры эти вещества теряют свои магнитные свойства.
Магнитное поле Земли, как предполагают, порождается круговым током, циркулирующем во внешнем жидком ядре из-за вращения Земли.
В наших телах тоже имеются свободные (способные куда угодно двигаться) заряды и токи. Носителями заряда являются нейтроны, а в разных клетках организма и в крови присутствуют ионы металлов, в том числе железа. Все эти компоненты создают собственные электрические и магнитные поля, характерные для разных органов и реагируют на внешние поля. Мы получаем информацию об электрической активности сердца с помощью электрокардиограмм, мозга - электроэнцефалограмм. Много информации о сердце и мозге могут дать магнитограммы.
Более ста лет физики не знали что представляет собой электромагнитное поле, хотя прекрасно изучили законы , которым оно подчиняется. В середине 20 века квантовая электродинамика раскрыла тайну электромагнитного поля. Оно состоит из виртуальных фотонов и виртуальных электроннопозитронных пар, непрерывно рождающихся и исчезающих в пространстве вокруг заряженной частицы.