Номер 2, страница 57, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Почему мгновенные значения силы тока во всех сечениях замкнутой цепи в каждый данный момент одинаковы?

2. Почему мгновенные значения силы тока во всех сечениях замкнутой цепи в каждый данный момент одинаковы?

Это утверждение является прямым следствием фундаментального закона сохранения электрического заряда.

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Сила тока $\text{I}$ по определению — это количество заряда $\Delta q$, которое проходит через поперечное сечение проводника за промежуток времени $\Delta t$: $I = \frac{\Delta q}{\Delta t}$.

Закон сохранения заряда утверждает, что заряд не может быть создан или уничтожен, а только передан от одного тела к другому. В контексте замкнутой электрической цепи это означает, что заряженные частицы (носители тока) не могут накапливаться или исчезать в какой-либо её точке. Проводник электрически нейтрален, и он должен оставаться таковым в процессе протекания тока.

Рассмотрим любой участок цепи между двумя произвольными поперечными сечениями. Если бы сила тока, входящего в этот участок через первое сечение, была больше, чем сила тока, выходящего из него через второе сечение, это означало бы, что внутри участка накапливается электрический заряд. Такое накопление заряда немедленно создало бы мощное электрическое поле, препятствующее дальнейшему входу зарядов и ускоряющее их выход, пока токи не выровняются.

Поскольку электрическое поле распространяется по проводнику с огромной скоростью (близкой к скорости света), все свободные носители заряда во всей цепи приходят в движение практически одновременно. Это можно сравнить с заполненной водой трубой: как только мы начинаем проталкивать воду с одного конца, она сразу же начинает вытекать с другого с той же скоростью.

Таким образом, количество заряда, проходящее через любое поперечное сечение замкнутой неразветвленной цепи за один и тот же момент времени, должно быть одинаковым. Следовательно, и мгновенное значение силы тока одинаково во всех точках цепи.

Ответ: Мгновенные значения силы тока во всех сечениях замкнутой цепи одинаковы в каждый момент времени из-за действия закона сохранения электрического заряда, который гласит, что заряды не могут накапливаться или исчезать в каком-либо участке проводника.