Наоборот, меняющееся электрическое поле обязательно порождает поле магнитное. С одним частным случаем этого явления вы уже познакомились, когда рассматривали движущийся заряд. Если заряд движется, напряженность электрического поля в любой неподвижной точке меняется. Но оказывается, можно обойтись и без движущегося заряда. Каким бы способом вы ни меняли электрическое поле, каждый раз эти изменения порождают магнитное поле.
И вот теперь рассмотрим такую ситуацию. В некоторой области пространства имеется постоянное электрическое поле, порождаемое каким-нибудь источником. Например, заряженным конденсатором, как в рассмотренном ранее примере. А теперь уничтожим источник, разрядив конденсатор (опять-таки как в предыдущем примере). Исчезнет ли поле? Нет, не исчезнет. Ведь электрическое поле — уж это-то мы знаем точно — содержит в себе запас энергии, а энергия не исчезает. Но существовать без источника электрическое поле тоже не может. Как только конденсатор разряжается, поле начинает убывать. Эти изменения тут же порождают магнитное поле. Постепенно все электрическое поле сходит на нет и передает свою энергию магнитному полю. Теперь уж нам некуда деваться, приходится признать, что магнитное поле обладает энергией и, в частности, ему может быть передан весь запас энергии, содержавшийся ранее в электрическом поле.
Но магнитное поле тоже не существует само по себе. В предыдущих примерах магнитное поле порождалось током, теперь — меняющимся электрическим полем. Электрическое поле, по нашему собственному признанию, сошло на нет. Как только это произошло, начинает убывать поле магнитное. А убывание, т. е. изменение, магнитного поля порождает поле электрическое и т. д. Качок вправо — качок влево. Ну а энергия? Энергия, как и положено быть, остается неизменной. Электрическое поле передает свою энергию магнитному, а магнитное — электрическому. Бывают мгновения, когда существует одно электрическое поле или одно только магнитное, а бывают мгновения, когда энергия как-то распределена между тем и другим.
Так выглядит этот процес во времени. Ну а в пространстве? Происходят ли взаимные преобразования в одном и том же месте или как-то иначе? Мы уже настолько подкованны, что ответим на такой ^вопрос, не заглядывая в учебник. Всегда, когда в одной и той же области пространства имеется и электрическая и магнитная составляющая электромагнитного поля, такая область обязательно обладает каким-то количеством движения. В рассматриваемом случае это количество движения проявляется явно, и сгусток переплетенных друг с другом и взаимопревращающихся электрического и магнитного полей движется в пространстве со скоростью, равной скорости света.
Также не заглядывая в учебник, можно сразу ответить на вопрос, куда движется сгусток полей, или, как его иначе называют, электромагнитная волна? Движется он туда, куда направлен вектор количества движения, а направлен он перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции. Можно сказать и иначе. Векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции в электромагнитной волне всегда направлены перпендикулярно направлению ее движения, а заодно и перпендикулярно друг другу. Говорить о реальности описанного процесса не приходится. Именно так осуществляются телевизионные и радиопередачи.
Трансформатор
Похоже, что наш рассказ об электрической (теперь, наверное, следует сказать электромагнитной) энергии подходит к концу. Энергия эта сосредоточена в электромагнитном поле. Электрическая и магнитная составляющие этого поля способны взаимно переходить друг в друга. При этом энергия передается от электрического поля магнитному и от магнитного поля электрическому. Все это подтверждено огромным количеством опытов и лежит в основе принципа действия всевозможных приборов и устройств. Известно также, что количество энергии, приходящееся на 1 см3 пространства, заполненного магнитным полем, пропорционально квадрату магнитной индукции. Все точно так же, как было в случае электрического поля. Возьмите катушку с проводом и подсоедините концы этого провода к источнику переменного электрического напряжения. По проводу потечет ток, тоже переменный. Переменный ток образует вокруг катушки переменное магнитное поле, а переменное магнитное поле вызовет появление электрического поля, которое, в свою очередь, создаст между концами провода переменную разность потенциалов. Эта переменная разность потенциалов получила свое специальное название: эдс самоиндукции. В любой момент времени эдс самоиндукции равна по величине и противоположна по знаку эдс внешнего источника. Поэтому если сопротивлением провода, из которого намотана катушка, можно пренебречь, энергия в такой системе не тратится. Происходит периодический обмен. Сначала за счет энергии, забираемой от внешнего источника, образуется окружающее катушку магнитное поле. Затем это магнитное поле начинает убывать (напоминаем, ток переменный) и накопленная в нем энергия возвращается в источник.