Номер 8, страница 130, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

8. В чем состоит отличие силовых линий постоянного магнитного поля от силовых линий электростатического поля?

8. Основное и фундаментальное отличие силовых линий постоянного магнитного поля от силовых линий электростатического поля заключается в их топологии (геометрии), которая напрямую связана с природой источников этих полей.

1. Замкнутость линий

• Силовые линии электростатического поля разомкнуты. Они всегда начинаются на положительных электрических зарядах и заканчиваются на отрицательных. Они не образуют замкнутых контуров.

• Силовые линии магнитного поля всегда замкнуты. У них нет ни начала, ни конца. Они образуют непрерывные замкнутые контуры, которые "обвивают" источники поля (токи) или продолжаются внутри постоянных магнитов.

2. Источники поля

• Источниками электростатического поля являются электрические заряды (так называемые монополи). Существование изолированных положительных и отрицательных зарядов — это экспериментальный факт. Математически это отражается в том, что дивергенция электрического поля в точке, где есть заряд, отлична от нуля (теорема Гаусса): $ \nabla \cdot \vec{E} = \frac{\rho}{\varepsilon_0} $.

• Источниками магнитного поля являются движущиеся заряды (электрические токи). В природе не существует магнитных зарядов (монополей). Это означает, что дивергенция магнитного поля всегда и везде равна нулю: $ \nabla \cdot \vec{B} = 0 $. Отсутствие "источников" и "стоков" как раз и приводит к замкнутости силовых линий.

3. Характер поля

• Электростатическое поле является потенциальным (консервативным). Это означает, что работа сил поля по перемещению заряда по любому замкнутому контуру равна нулю. Поле не имеет "вихрей", его ротор равен нулю: $ \nabla \times \vec{E} = 0 $.

• Магнитное поле является вихревым. Его силовые линии "закручиваются" вокруг токов. Работа по перемещению гипотетического магнитного заряда по замкнутому контуру, охватывающему ток, не равна нулю. Ротор магнитного поля пропорционален плотности тока (закон Ампера): $ \nabla \times \vec{B} = \mu_0 \vec{j} $.

Ответ: Силовые линии электростатического поля являются открытыми (начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных), так как существуют электрические монополи (заряды), и поле является потенциальным. Силовые линии постоянного магнитного поля всегда замкнуты, так как в природе не существует магнитных монополей, а источниками поля являются электрические токи, создающие вихревое поле, линии которого "обвивают" эти токи.