Номер 3, страница 367 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

3. Какая причина вызывает разделение электрических зарядов в неподвижном проводнике, который находится в изменяющемся магнитном поле?

3. Разделение электрических зарядов в неподвижном проводнике, который находится в изменяющемся магнитном поле, вызывается возникновением вихревого электрического поля. Это фундаментальное явление, описываемое законом электромагнитной индукции.

Согласно теории электромагнитного поля, разработанной Джеймсом Клерком Максвеллом, любое изменение магнитного поля во времени неизбежно порождает в окружающем пространстве электрическое поле. Это электрическое поле не является электростатическим (которое создается неподвижными зарядами), а имеет вихревую природу — его силовые линии замкнуты. Возникновение такого поля описывается одним из уравнений Максвелла:

Циркуляция вектора напряженности электрического поля $ \vec{E} $ по любому замкнутому контуру $\text{L}$ равна скорости изменения магнитного потока $ \Phi_B $ через поверхность, ограниченную этим контуром, взятой с обратным знаком:

$ \oint_L \vec{E} \cdot d\vec{l} = - \frac{d\Phi_B}{dt} $

Когда неподвижный проводник помещается в такое изменяющееся магнитное поле, на свободные носители заряда в нем (например, на электроны в металле) начинает действовать сила со стороны этого индуцированного вихревого электрического поля: $ \vec{F} = q\vec{E} $.

Под действием этой силы свободные электроны приходят в упорядоченное движение вдоль проводника. Они смещаются к одному концу проводника, создавая там избыток отрицательного заряда. Соответственно, на противоположном конце возникает недостаток электронов, то есть избыточный положительный заряд. Этот процесс разделения зарядов и приводит к возникновению на концах проводника разности потенциалов, называемой электродвижущей силой (ЭДС) индукции.

Таким образом, первопричиной является не прямое действие магнитного поля на заряды (так как они в среднем покоятся вместе с проводником), а порождаемое этим переменным магнитным полем вихревое электрическое поле, которое и приводит заряды в движение.

Ответ: Причиной является вихревое электрическое поле, которое порождается изменяющимся во времени магнитным полем. Это индуцированное электрическое поле оказывает силовое воздействие на свободные заряды в проводнике, что приводит к их разделению.