Номер 851, страница 119, часть 1 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Парфентьева

Часть 1. 11 класс. Колебания и волны. Электромагнитные волны. Электромагнитная волна. Плотность потока электромагнитного излучения. Свойства электромагнитных волн - номер 851, страница 119.

Условие.

851. [693] Электромагнитная волна распространяется с севера на юг. В некоторый момент времени вектор индукции магнитного поля направлен вертикально вверх. Куда в этот момент направлен вектор напряжённости электрического поля?

Решение.

Дано:

Направление распространения электромагнитной волны, $\vec{v}$: с севера на юг.

Направление вектора индукции магнитного поля, $\vec{B}$: вертикально вверх.

Найти:

Направление вектора напряжённости электрического поля, $\vec{E}$.

Решение:

В электромагнитной волне векторы напряжённости электрического поля ($\vec{E}$), индукции магнитного поля ($\vec{B}$) и скорости распространения волны ($\vec{v}$) взаимно перпендикулярны и образуют правую тройку векторов. Направление распространения волны совпадает с направлением вектора Пойнтинга $\vec{S}$, который определяется векторным произведением:

$\vec{S} \sim [\vec{E} \times \vec{B}]$

Это означает, что направление вектора скорости $\vec{v}$ совпадает с направлением векторного произведения $[\vec{E} \times \vec{B}]$. Для определения направления вектора $\vec{E}$ воспользуемся правилом правой руки (правилом буравчика).

По условию, волна распространяется с севера на юг (это направление $\vec{v}$), а вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен вертикально вверх. Вектор напряженности электрического поля $\vec{E}$ должен быть перпендикулярен обоим этим векторам. Следовательно, вектор $\vec{E}$ лежит в горизонтальной плоскости и направлен либо на восток, либо на запад.

Применим правило правой руки для определения верного направления. Если расположить четыре пальца правой руки по направлению первого вектора (в нашем случае $\vec{E}$) и согнуть их в сторону второго вектора ($\vec{B}$), то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление их векторного произведения, которое совпадает с направлением $\vec{v}$.

Рассмотрим два возможных случая. Первый случай: предположим, что вектор $\vec{E}$ направлен на восток. Тогда, поворачивая от вектора $\vec{E}$ (восток) к вектору $\vec{B}$ (вверх), большой палец правой руки будет указывать на юг. Это соответствует направлению распространения волны $\vec{v}$.

Второй случай: предположим, что вектор $\vec{E}$ направлен на запад. Тогда, поворачивая от вектора $\vec{E}$ (запад) к вектору $\vec{B}$ (вверх), большой палец правой руки будет указывать на север, что противоречит условию задачи.

Таким образом, правильным является первый вариант.

Ответ: Вектор напряжённости электрического поля направлен на восток.