Номер 3, страница 47 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 14. Линии магнитной индукции. Глава 2. Магнитное поле - номер 3, страница 47.

3. Почему линии индукции магнитного поля, создаваемого катушкой с током, имеют практически такую же конфигурацию, как и линии индукции магнитного поля полосового постоянного магнита?

Сходство конфигураций магнитных полей катушки с током (соленоида) и полосового постоянного магнита объясняется единой природой магнетизма. В обоих случаях источником магнитного поля являются движущиеся электрические заряды, то есть электрические токи.

В катушке с током по ее виткам протекает макроскопический электрический ток. Каждый виток является источником магнитного поля, и согласно принципу суперпозиции, эти поля векторно складываются. В результате формируется общее магнитное поле, которое внутри длинной катушки является практически однородным, а снаружи имеет такую же структуру, как поле магнитного диполя. У катушки появляются два полюса – северный и южный, между которыми во внешнем пространстве располагаются линии магнитной индукции.

В постоянном магните, согласно гипотезе Ампера, источником магнетизма являются микроскопические круговые токи внутри атомов. Эти токи обусловлены движением электронов по орбитам и их собственным вращением (спином). В намагниченном веществе (ферромагнетике) эти микротоки ориентированы согласованно, в одном направлении. Их суммарное действие создает макроскопическое магнитное поле. Совокупность этих упорядоченных микротоков эквивалентна макроскопическому току, который как бы течет по поверхности магнита.

Таким образом, и в катушке, и в постоянном магните источником поля является, по сути, система круговых токов. Поскольку характер источников поля оказывается практически одинаковым, то и создаваемые ими магнитные поля имеют очень похожую конфигурацию.

Ответ: Линии индукции магнитного поля катушки с током и полосового магнита имеют практически одинаковую конфигурацию, потому что в обоих случаях источником поля являются электрические токи. В катушке это макроскопический ток, текущий по проводам, а в постоянном магните — это совокупность упорядоченных микроскопических атомных токов, действие которых эквивалентно току, протекающему по поверхности магнита.