Номер 7, страница 122, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

7. Почему возникают электромагнитные волны при ускоренном движении электрического заряда?

7. Возникновение электромагнитных волн при ускоренном движении электрического заряда является фундаментальным следствием уравнений электродинамики Максвелла, которые описывают взаимосвязь между электрическими и магнитными полями.

Рассмотрим различные случаи движения заряда:

1. Заряд покоится. Вокруг неподвижного заряда существует только постоянное во времени (статическое) электрическое поле. Никаких изменений в поле не происходит, поэтому волны не излучаются.

2. Заряд движется равномерно и прямолинейно. Такой заряд создает вокруг себя не только электрическое, но и постоянное магнитное поле (поскольку движущийся заряд эквивалентен постоянному току). Хотя поля и существуют, они не изменяются во времени для наблюдателя, движущегося вместе с зарядом, и их изменение для неподвижного наблюдателя не приводит к излучению волны, уносящей энергию на бесконечность.

3. Заряд движется с ускорением. В этом случае скорость заряда постоянно меняется. Это приводит к тому, что создаваемые им электрическое и магнитное поля также непрерывно изменяются во времени и пространстве.

Согласно теории Максвелла, переменное электрическое поле $ \vec{E} $ порождает в пространстве переменное магнитное поле $ \vec{B} $, и наоборот, переменное магнитное поле порождает переменное (вихревое) электрическое поле. При ускоренном движении заряда этот процесс становится самоподдерживающимся:

• Изменение положения и скорости заряда вызывает изменение электрического поля в окружающем пространстве.

• Это переменное электрическое поле генерирует переменное магнитное поле.

• Возникшее переменное магнитное поле, в свою очередь, генерирует переменное электрическое поле, и так далее.

В результате этого непрерывного взаимного преобразования возникает единое электромагнитное поле, которое "отрывается" от породившего его заряда и распространяется в пространстве в виде волны со скоростью света $ c $. Эта волна и является электромагнитной волной. Она уносит с собой энергию, которая была затрачена на ускорение заряда.

Ответ: Ускоренное движение электрического заряда создает в окружающем пространстве переменные во времени электрическое и магнитное поля. Согласно законам электродинамики, эти переменные поля порождают друг друга, создавая самоподдерживающийся процесс, который распространяется в пространстве в виде электромагнитной волны.