Номер 1, страница 34 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

1. В чём главное отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных?

Решение

Главное и фундаментальное отличие переменных электрических и магнитных полей от постоянных заключается в их взаимосвязи и способности взаимно порождать друг друга, образуя единое целое — электромагнитное поле. Рассмотрим эти два случая подробнее.

Постоянные (статические) поля

Постоянные поля создаются неизменными во времени (статическими) источниками и могут существовать независимо друг от друга:

- Постоянное электрическое (электростатическое) поле создаётся неподвижными электрическими зарядами. Это поле является потенциальным (консервативным), что означает, что работа сил поля по перемещению заряда по любому замкнутому контуру равна нулю. Его силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.

- Постоянное магнитное (магнитостатическое) поле создаётся постоянными электрическими токами (то есть зарядами, движущимися с постоянной скоростью). Это поле является вихревым — его силовые линии всегда замкнуты, они не имеют ни начала, ни конца.

В статическом случае электрическое и магнитное поля — это независимые физические сущности.

Переменные поля

Для переменных полей ситуация кардинально иная. Согласно теории электромагнетизма Джеймса Клерка Максвелла, они неразрывно связаны:

1. Изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле. Это явление называется электромагнитной индукцией. Если магнитный поток $ \Phi_B $ сквозь некоторую поверхность изменяется со временем, то в окружающем пространстве возникает вихревое электрическое поле. В отличие от электростатического, это поле не является потенциальным (его работа по замкнутому контуру не равна нулю), и его силовые линии замкнуты. Это описывается законом Фарадея: $ \oint_L \vec{E} \cdot d\vec{l} = - \frac{d\Phi_B}{dt} $.

2. Изменяющееся электрическое поле порождает магнитное поле. Это ключевая гипотеза Максвелла. Она утверждает, что источником магнитного поля служит не только электрический ток, но и любое изменение электрического поля во времени (так называемый ток смещения).

Эта взаимная генерация означает, что переменные электрическое и магнитное поля не могут существовать изолированно. Они являются двумя компонентами единого электромагнитного поля. Именно этот непрерывный процесс взаимного превращения полей лежит в основе существования и распространения в пространстве электромагнитных волн (свет, радиоволны и др.), что принципиально невозможно для статических полей.

Ответ: Главное отличие состоит в том, что переменные электрические и магнитные поля неразрывно связаны и порождают друг друга: изменяющееся во времени магнитное поле создаёт вихревое электрическое поле, а изменяющееся во времени электрическое поле — магнитное. Они образуют единое электромагнитное поле, способное распространяться в виде электромагнитных волн. В то же время, постоянные электрические и магнитные поля могут существовать независимо друг от друга и создаются статическими источниками (неподвижными зарядами и постоянными токами соответственно).