Номер 2, страница 88 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. В чем различие между электростатическим и вихревым электрическим полем?

Различие между электростатическим и вихревым электрическим полем заключается в их источниках, свойствах и характере силовых линий.

1. Источники возникновения поля

• Электростатическое поле создается неподвижными в пространстве электрическими зарядами. Это поле, описываемое законом Кулона, существует вокруг любого стационарного заряда или системы зарядов.

• Вихревое электрическое поле порождается переменным во времени магнитным полем. Согласно явлению электромагнитной индукции (закон Фарадея), любое изменение магнитного потока через некоторую поверхность приводит к возникновению в окружающем пространстве вихревого электрического поля. Оно не связано напрямую с существованием зарядов, а является следствием динамических процессов в электромагнитном поле.

2. Характер силовых линий

• Силовые линии электростатического поля являются незамкнутыми. Они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных, либо уходят в бесконечность, если заряд уединенный. Это наглядно показывает, что у поля есть источники (положительные заряды) и стоки (отрицательные заряды).

• Силовые линии вихревого электрического поля всегда замкнуты сами на себя и не имеют ни начала, ни конца. Они как бы "обвивают" линии изменяющегося магнитного поля. Именно из-за этой замкнутой, вихреподобной структуры поле и получило свое название.

3. Потенциальность поля и работа

• Электростатическое поле является потенциальным (консервативным). Это означает, что работа, совершаемая полем при перемещении заряда по любой замкнутой траектории, всегда равна нулю. Математически это выражается через циркуляцию вектора напряженности $ \vec{E}_{ст} $: $ \oint_L \vec{E}_{ст} \cdot d\vec{l} = 0 $. Благодаря этому свойству для электростатического поля можно ввести скалярную характеристику – потенциал $ \phi $.

• Вихревое электрическое поле не является потенциальным (оно диссипативное или неконсервативное). Работа, совершаемая этим полем при перемещении заряда по замкнутому контуру, в общем случае не равна нулю. Эта работа равна ЭДС индукции $ \mathcal{E}_{индукции} $. Циркуляция вектора напряженности вихревого поля $ \vec{E}_{вихр} $ определяется скоростью изменения магнитного потока $ \Phi_B $: $ \oint_L \vec{E}_{вихр} \cdot d\vec{l} = -\frac{d\Phi_B}{dt} $. Так как работа зависит от траектории (и не равна нулю для замкнутого контура), для вихревого поля нельзя ввести понятие потенциала так, как это делается для электростатического поля.

Ответ:

Основное различие заключается в том, что электростатическое поле создается неподвижными зарядами, является потенциальным (консервативным) и его силовые линии не замкнуты, в то время как вихревое электрическое поле порождается переменным магнитным полем, не является потенциальным (неконсервативно) и его силовые линии всегда замкнуты.