Номер 3, страница 37 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Какова природа сторонних сил, вызывающих направленное движение зарядов в контуре? Чем отличается поле, вызывающее движение зарядов в контуре, от изученного нами электростатического поля?

Какова природа сторонних сил, вызывающих направленное движение зарядов в контуре?
Сторонние силы – это любые силы неэлектростатического (некулоновского) происхождения, которые действуют на заряженные частицы. Они необходимы для поддержания постоянного электрического тока в замкнутой цепи. В то время как электростатическое поле перемещает заряды по внешней цепи (от «+» к «−»), сторонние силы действуют внутри источника тока, перемещая заряды против сил электростатического поля (от «−» к «+» для положительных зарядов). Таким образом, сторонние силы совершают работу по разделению зарядов, создавая и поддерживая разность потенциалов на полюсах источника.
Природа сторонних сил зависит от типа источника тока:
1. Химическая природа: в гальванических элементах и аккумуляторах сторонние силы возникают за счет энергии химических реакций окисления-восстановления на электродах.
2. Электромагнитная природа: в генераторах постоянного и переменного тока сторонней силой является сила Лоренца, действующая на свободные электроны в проводнике, который движется в магнитном поле. Здесь механическая энергия преобразуется в электрическую.
3. Тепловая природа: в термоэлементах (термопарах) ЭДС возникает из-за разности температур на контактах разнородных проводников (эффект Зеебека).
4. Световая природа: в фотоэлементах и солнечных батареях энергия квантов света (фотонов) высвобождает электроны и создает их направленное движение (фотоэлектрический эффект).
Ответ: Природа сторонних сил неэлектростатическая. В зависимости от источника тока она может быть химической, электромагнитной, тепловой, световой и др. Функция этих сил — преобразование различных видов энергии (химической, механической, тепловой, световой) в электрическую энергию для поддержания тока в цепи.

Чем отличается поле, вызывающее движение зарядов в контуре, от изученного нами электростатического поля?
Основное отличие заключается в их фундаментальных свойствах, а именно в потенциальности.
Электростатическое поле (поле, создаваемое неподвижными зарядами) является потенциальным. Это означает, что работа сил этого поля при перемещении заряда по любому замкнутому контуру равна нулю. Математически это свойство выражается так: $\oint_L \vec{E}_{ст} \cdot d\vec{l} = 0$. Из-за этого электростатическое поле само по себе не может поддерживать постоянный ток в замкнутой цепи. Оно лишь вызывает перераспределение зарядов до тех пор, пока потенциал во всех точках проводника не выровняется. Силовые линии электростатического поля всегда разомкнуты: они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.
Поле, вызывающее и поддерживающее ток в контуре, является совокупностью двух полей: электростатического поля и поля сторонних сил. Поле сторонних сил, в отличие от электростатического, является непотенциальным (или вихревым). Оно существует только внутри источника тока. Его работа по замкнутому контуру не равна нулю и определяет величину электродвижущей силы (ЭДС) источника: $\mathcal{E} = \oint_L \vec{E}_{стороннее} \cdot d\vec{l}$. Именно это поле совершает работу против электростатических сил внутри источника, поддерживая постоянную разность потенциалов на его клеммах.
Ответ: Электростатическое поле является потенциальным (работа по замкнутому контуру равна нулю) и не может поддерживать постоянный ток. Поле, вызывающее движение зарядов в контуре, является комбинацией потенциального электростатического поля и непотенциального поля сторонних сил. Именно непотенциальность поля сторонних сил (его способность совершать работу в замкнутом контуре) является причиной существования постоянного тока.