Итак.
Что такое поле? Это функция. Она есть всегда. Не бывает, чтобы её не было. Это понятно, надеюсь. Когда эта функция равна нулю, иногда образно говорят "поля нет", но это неформально. Такое можно говорить каким-нибудь техникам-инженерам, но физики избегают этого. Для физиков, поле всегда есть, просто иногда нулевое. Кроме того, есть понятия "фона" и "(малого) возмущения". Скажем, можно рассмотреть какое-то одно поле - это будет фон или невозмущённое поле, а потом добавить к нему небольшое другое слагаемое - это будет возмущение. Из-за того, что возмущение небольшое, получается сделать более простые математические выводы.
Поле физическое (бывают и не физические) - это не просто функция. Это физическая система. Она как-то живёт, существует, как-то реагирует на внешние воздействия, и сама даёт сдачи. Физическая система подчиняется уравнениям, задающим её поведение - динамическим уравнениям. Типично они выглядят так:
или чаще в виде дифференциального уравнения:
Для механических систем (частицы, тела, силы между ними) эти динамические уравнения - 2-й закон Ньютона. Для электромагнитного поля - уравнения Максвелла. Вообще их для поля называют
уравнения поля, а ещё более обобщённо, исходя из мощной аналогии с теоретической механикой, -
уравнения движения.
Теоретическая механика - основа всей теоретической физики - вводит общие правила для того, чтобы разные физические системы взаимодействовали друг с другом. Эти правила похожи на 3-й закон Ньютона (помните, "сила действия равна силе противодействия"?). Но здесь речь идёт уже не о взаимодействии, скажем, лошади и телеги, а о взаимодействии электрически заряженных частиц и электромагнитного поля - то есть, о взаимодействии целых подсистем законов физики. Именно это называется "заряженные частицы участвуют в электромагнитном взаимодействии". И те и другие (и частицы и поле) могут существовать и сами по себе. Но кроме того, они взаимодействуют.
Например, одно из уравнений Максвелла для электромагнитного поля гласит:
а для заряженной частицы соответственно 2-й закон Ньютона имеет вид:
Таким образом, две физические теории: механика и электромагнитное поле - взаимодействуют друг с другом. Это взаимодействие "управляется" коэффициентом
который называется
зарядом частицы. Он может принимать разные значения, и например, если
то взаимодействия вообще нет, оно "выключено". Но при этом не выключается само поле: оно просто не имеет точек начала силовых линий. Но силовые линии могут не иметь начала, например, быть замкнутыми в кольца. Это бывает в индуцированном электрическом поле или в электромагнитных волнах. И даже если силовых линий вообще нет, это не значит, что поля нет - это всего лишь аналогично покоящемуся телу в механике. И аналогично, если заряда нет, то на частицу не влияет электрическая сила, но зато эта частица может летать по прямой, или чувствовать какие-то другие силы.
В математической теории поля, уравнения такого типа, как (уМ1), имеют свою терминологию. То, что стоит у них в правой части, называется "правой частью", или "источником". Но это просто сложившееся название.
Теперь, как взаимодействуют
между собой две заряженные частицы? Напоминаю, что выше слово "взаимодействие" подразумевалось в более фундаментальном смысле: как частица взаимодействует
с полем. Но если вдруг перед нами оказались две частицы, то получается такая картина: одна частица взаимодействует с полем, и поле передаёт это другой частице, как посредник. Одна частица через уравнение (уМ1) создаёт какие-то силовые линии в поле. Дальше они распространяются во все стороны (они не могут тут же оборваться, потому что это потребовало бы наличия в этих точках пространства других заряженных частиц, по тому же (уМ1); это уравнение оказывается очень требовательным даже там, где заряженных частиц нет). И эти линии доходят до того места, где находится вторая частица. И тут вступает в действие уравнение (2зН): на вторую частицу действует сила! И одновременно всё то же самое протекает и в обратную сторону: вторая частица тоже через (уМ1) создаёт силовые линии, они распространяются до первой частицы, и первая частица их чувствует через уравнение (2зН).
Отрицательный заряд отличается от положительного просто-напросто тем, с каким знаком он входит в уравнения. Когда отрицательный заряд появляется в (уМ1), то он заставляет силовые линии не начинаться, а заканчиваться в точке, где находится заряженная частица. И одновременно, когда отрицательный заряд появляется в уравнении (2зН), то он заставляет силу действовать не в ту сторону, куда направлены силовые линии, а в противоположную сторону.
Уже по этим описаниям вы можете сами сделать выводы, отталкиваются или притягиваются одноимённые заряды, отталкиваются или притягиваются разноимённые заряды? И даже, может быть, как сила взаимодействия зарядов зависит от расстояния?