Номер 1, страница 366 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Что происходит со свободными электрическими зарядами в проводнике, движущемся в магнитном поле?

1. Когда проводник движется в магнитном поле со скоростью $\text{v}$, его свободные электрические заряды (например, электроны в металле) также движутся вместе с ним. На каждый такой заряд $\text{q}$, движущийся в магнитном поле с индукцией $\text{B}$, начинает действовать сила Лоренца. Её величина определяется формулой $F_Л = |q|vB\sin(\alpha)$, где $\alpha$ - угол между вектором скорости $\text{v}$ и вектором магнитной индукции $\text{B}$. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки (для электронов направление силы противоположно). Под действием этой силы свободные заряды начинают перемещаться внутри проводника: положительные заряды смещаются к одному концу проводника, а отрицательные — к другому. Этот процесс называется разделением зарядов. В результате на концах проводника накапливаются разноименные заряды, и между ними возникает разность потенциалов, а внутри проводника создается электрическое поле.

Ответ: Свободные электрические заряды под действием силы Лоренца приходят в упорядоченное движение вдоль проводника, что приводит к их разделению и возникновению электрического поля внутри проводника.

2. Упорядоченное движение (перераспределение) зарядов внутри проводника, вызванное силой Лоренца $F_Л$, приводит к созданию внутреннего электрического поля напряженностью $\text{E}$. Это поле, в свою очередь, действует на те же свободные заряды с электрической силой $F_Э = |q|E$. Направление электрической силы $F_Э$ противоположно направлению силы Лоренца $F_Л$, так как электрическое поле стремится вернуть заряды в исходное, равновесное состояние. По мере накопления зарядов на концах проводника напряженность электрического поля $\text{E}$ и, следовательно, сила $F_Э$ возрастают. Движение зарядов прекращается в тот момент, когда устанавливается динамическое равновесие, то есть когда электрическая сила полностью уравновешивает (компенсирует) силу Лоренца.
Условие прекращения движения зарядов — это равенство модулей этих сил:
$F_Л = F_Э$
$|q|vB\sin(\alpha) = |q|E$
Таким образом, равновесие наступает, когда напряженность созданного электрического поля достигает значения $E = vB\sin(\alpha)$.

Ответ: Движение прекращается при условии, что сила со стороны электрического поля, созданного разделенными зарядами, становится равной по модулю и противоположной по направлению силе Лоренца, действующей на эти заряды.