Номер 2, страница 180, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Чем может быть порождено магнитное поле?

Решение

Магнитное поле — это особый вид материи, силовое поле, которое создаётся движущимися электрическими зарядами или телами, обладающими магнитным моментом. Существует несколько фундаментальных источников, способных порождать магнитное поле:

1. Движущиеся электрические заряды (электрический ток). Это самый известный и исторически первый открытый источник магнитного поля. Любой упорядоченно движущийся электрический заряд, будь то ток в проводнике, пучок электронов в вакууме или поток ионов, создает вокруг себя магнитное поле. Это явление было экспериментально обнаружено Гансом Христианом Эрстедом в 1820 году. Он заметил, что стрелка компаса отклоняется, когда рядом с ней по проводу пропускают электрический ток. Связь между током и создаваемым им магнитным полем количественно описывается, например, законом Био — Савара — Лапласа.

2. Переменное во времени электрическое поле. Согласно теории электромагнетизма, разработанной Джеймсом Клерком Максвеллом, изменяющееся во времени электрическое поле также является источником магнитного поля. Это одно из ключевых положений его системы уравнений. В частности, закон Ампера в обобщённой форме Максвелла выглядит так (в дифференциальной форме): $ \nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} + \mu_0 \varepsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} $. В этом уравнении член $ \mathbf{J} $ описывает поле, создаваемое токами проводимости (движущимися зарядами), а член $ \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} $ (так называемый ток смещения) показывает, что изменение электрического поля $ \mathbf{E} $ во времени также порождает вихревое магнитное поле $ \mathbf{B} $. Этот механизм является основой существования электромагнитных волн, в которых переменные электрическое и магнитное поля непрерывно порождают друг друга, распространяясь в пространстве.

3. Собственный магнитный момент элементарных частиц (спин). Многие элементарные частицы, из которых состоит вещество (например, электроны, протоны, нейтроны), обладают собственным, внутренним (квантовым) магнитным моментом. Это свойство, называемое спином, не связано с классическим движением заряда по орбите, а является неотъемлемой характеристикой самой частицы. Этот спиновый магнитный момент создает вокруг частицы микроскопическое магнитное поле. В большинстве веществ эти микроскопические поля ориентированы хаотично и компенсируют друг друга. Однако в определённых материалах, называемых ферромагнетиками (железо, никель, кобальт и их сплавы), магнитные моменты атомов могут выстраиваться параллельно друг другу, создавая сильное, макроскопическое, постоянное магнитное поле. Именно на этом принципе основано существование постоянных магнитов.

Ответ:

Магнитное поле может быть порождено одним из трех источников (или их комбинацией):

1. Движущимися электрическими зарядами (электрическим током).

2. Переменным во времени электрическим полем.

3. Собственными (внутренними) магнитными моментами элементарных частиц, которые обуславливают существование постоянных магнитов.