Номер 2, страница 74 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 22. ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле. Глава 3. Электромагнетизм - номер 2, страница 74.

2. Какая сила препятствует перераспределению зарядов в проводнике, движущемся в магнитном поле?

Решение

Когда проводник, содержащий свободные носители заряда (например, электроны), движется в магнитном поле, на эти заряды начинает действовать сила Лоренца. Магнитная составляющая силы Лоренца $F_Л$ заставляет заряды перемещаться внутри проводника. Эта сила определяется выражением:

$ \vec{F}_Л = q(\vec{v} \times \vec{B}) $

где $q$ — заряд частицы, $\vec{v}$ — скорость движения проводника (и, соответственно, заряда), а $\vec{B}$ — вектор магнитной индукции.

Под действием силы Лоренца свободные заряды начинают смещаться к одному из концов проводника. Например, электроны (имеющие отрицательный заряд) смещаются в одном направлении, оставляя на противоположном конце проводника некомпенсированный положительный заряд (ионы кристаллической решетки). В результате этого разделения зарядов на концах проводника возникает разность потенциалов и, как следствие, внутреннее электрическое поле $\vec{E}$.

Это электрическое поле, в свою очередь, действует на свободные заряды с электрической (кулоновской) силой $\vec{F}_Э$, которая направлена против силы Лоренца:

$ \vec{F}_Э = q\vec{E} $

Процесс перераспределения зарядов продолжается до тех пор, пока сила Лоренца не будет уравновешена возникшей электрической силой. Когда эти две силы становятся равными по модулю и противоположными по направлению ($ \vec{F}_Л + \vec{F}_Э = 0 $), дальнейшее движение зарядов прекращается, и в проводнике устанавливается электростатическое равновесие.

Таким образом, сила, которая препятствует дальнейшему перераспределению зарядов, — это электрическая (кулоновская) сила, создаваемая полем разделенных зарядов.

Ответ: Электрическая (кулоновская) сила, возникающая из-за разделения зарядов под действием силы Лоренца.