Страница 6 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Какие поля вы уже знаете и какими свойствами они обладают?

В физике под полем понимают особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между телами на расстоянии. Наиболее известны следующие виды полей:

Гравитационное поле

Это поле, создаваемое любыми телами, обладающими массой, и проявляющееся в силовом воздействии на другие тела с массой. Основные свойства гравитационного поля:

• Источником поля является масса ($m$).
• Поле действует на любые другие тела, обладающие массой.
• Сила, действующая в поле, всегда является силой притяжения. Величина силы описывается законом всемирного тяготения: $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$, где $G$ — гравитационная постоянная.
• Силовой характеристикой поля является напряженность (или ускорение свободного падения $\vec{g}$), которая равна $\vec{g} = \frac{\vec{F}}{m}$. Для точечной массы $M$ ее модуль равен $g = G \frac{M}{r^2}$.
• Силовые линии гравитационного поля не замкнуты, они направлены к телу, создающему поле.
• Является потенциальным полем. Это значит, что работа сил поля по перемещению тела не зависит от траектории, а только от начального и конечного положений.

Ответ: Гравитационное поле создается массой, всегда является полем притяжения, описывается законом всемирного тяготения, является потенциальным и его силовые линии не замкнуты.

Электрическое поле

Это поле, которое создается электрическими зарядами, а также изменяющимися магнитными полями. Оно оказывает силовое воздействие на другие электрические заряды, помещенные в это поле. Основные свойства электростатического поля (поля, созданного неподвижными зарядами):

• Источником поля являются электрические заряды ($q$).
• Поле действует на электрические заряды.
• Сила взаимодействия может быть как силой притяжения (между разноименными зарядами), так и силой отталкивания (между одноименными зарядами). Величина силы описывается законом Кулона: $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$, где $k$ — коэффициент пропорциональности.
• Силовой характеристикой поля является вектор напряженности $\vec{E}$, который определяется как $\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}$. Для точечного заряда $Q$ модуль напряженности равен $E = k \frac{|Q|}{r^2}$.
• Силовые линии электростатического поля не замкнуты: они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных (или уходят в бесконечность).
• Для электрического поля справедлив принцип суперпозиции: напряженность поля, созданного системой зарядов, равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из зарядов в отдельности.
• Электростатическое поле является потенциальным.

Ответ: Электрическое поле создается электрическими зарядами, действует на другие заряды силой притяжения или отталкивания (закон Кулона), является потенциальным (для статических полей), его силовые линии начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах.

Магнитное поле

Это поле, создаваемое движущимися электрическими зарядами (электрическим током) и изменяющимися электрическими полями. Оно действует на движущиеся заряды и тела, обладающие магнитным моментом (например, постоянные магниты). Основные свойства магнитного поля:

• Источниками поля являются движущиеся заряды (токи) и переменные электрические поля.
• Поле действует на движущиеся заряды (сила Лоренца) и проводники с током (сила Ампера).
• Силовой характеристикой поля является вектор магнитной индукции $\vec{B}$.
• Сила, действующая на заряд $q$, движущийся со скоростью $\vec{v}$ в магнитном поле, — это сила Лоренца: $\vec{F_L} = q(\vec{v} \times \vec{B})$. Эта сила всегда перпендикулярна как скорости частицы, так и вектору магнитной индукции.
• Силовые линии магнитного поля всегда замкнуты. Это означает, что у магнитного поля нет источников или стоков (магнитных зарядов или монополей не существует).
• Магнитное поле является вихревым, а не потенциальным. Работа сил магнитного поля по перемещению заряда по замкнутой траектории может быть не равна нулю.
• Для магнитного поля также справедлив принцип суперпозиции.

Ответ: Магнитное поле создается движущимися зарядами (токами), действует на другие движущиеся заряды, является вихревым, и его силовые линии всегда замкнуты.