Номер 3, страница 9 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Подумайте, чем отличаются линии магнитной индукции от силовых линий электростатического поля.

Линии магнитной индукции и силовые линии электростатического поля являются графическими способами представления векторных полей, но имеют фундаментальные различия, обусловленные природой этих полей.

Замкнутость линий

Основное и наиболее наглядное отличие — это их форма. Силовые линии электростатического поляразомкнуты. Они всегда начинаются на положительных электрических зарядах (источниках поля) и заканчиваются на отрицательных зарядах (стоках поля). Если в пространстве присутствует только один тип заряда, линии уходят в бесконечность или приходят из нее.

В противоположность этому, линии магнитной индукции всегда замкнуты. Они не имеют ни начала, ни конца. Это является прямым следствием фундаментального факта отсутствия в природе магнитных зарядов (магнитных монополей). Например, у постоянного магнита линии выходят из северного полюса, входят в южный полюс снаружи, а внутри магнита продолжаются от южного полюса к северному, образуя непрерывные замкнутые кривые.

Природа поля и его источники

Различие в форме линий отражает различие в природе самих полей. Электростатическое поле создается неподвижными электрическими зарядами, которые являются его источниками и стоками. Математически это означает, что поле является потенциальным (его ротор равен нулю, $rot(\vec{E}) = 0$), но имеет источники (его дивергенция не равна нулю в местах нахождения зарядов).

Магнитное поле, в свою очередь, порождается движущимися зарядами (токами). У него нет стационарных источников, подобных электрическим зарядам. Поэтому магнитное поле является вихревым (соленоидальным). Это свойство математически выражается через закон Гаусса для магнетизма: дивергенция вектора магнитной индукции всегда равна нулю, $div(\vec{B}) = 0$. Это уравнение и означает отсутствие магнитных монополей и, как следствие, замкнутость линий поля.

Ответ: Главное отличие состоит в том, что линии магнитной индукции всегда замкнуты, в то время как силовые линии электростатического поля разомкнуты. Это обусловлено тем, что электростатическое поле имеет источники — электрические заряды, на которых линии начинаются и заканчиваются. Магнитное же поле не имеет таких источников (магнитных монополей), поэтому его линии не могут нигде начинаться или обрываться. Как следствие, электростатическое поле является потенциальным ($rot(\vec{E}) = 0$), а магнитное поле — вихревым/соленоидальным ($div(\vec{B}) = 0$).