Ответьте на вопросы, страница 54 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. При каком условии возникает электромагнитное поле?

2. Почему утверждение о том, что в данной точке пространства существует только электрическое поле или только магнитное поле, не является вполне определенным?

1. При каком условии возникает электромагнитное поле?

Электромагнитное поле возникает при ускоренном движении электрических зарядов. Согласно теории электромагнетизма, разработанной Джеймсом Клерком Максвеллом, переменное во времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле, а переменное электрическое поле, в свою очередь, порождает магнитное поле. Эти два процесса неразрывно связаны и взаимно поддерживают друг друга.

Рассмотрим различные случаи:

• Неподвижный электрический заряд создает вокруг себя только постоянное во времени (статическое) электрическое поле.
• Заряд, движущийся с постоянной скоростью (что эквивалентно постоянному току), создает как постоянное электрическое, так и постоянное магнитное поле.
• Только при наличии ускорения, то есть при любом изменении скорости заряда (по величине или по направлению), возникает изменяющееся во времени электрическое и магнитное поле. Эти изменяющиеся поля, взаимно порождая друг друга, отрываются от своего источника и распространяются в пространстве в виде электромагнитной волны.

Таким образом, фундаментальным условием для возникновения самоподдерживающегося и распространяющегося в пространстве электромагнитного поля является наличие ускоренно движущихся электрических зарядов.

Ответ: Электромагнитное поле возникает, когда электрические заряды движутся с ускорением.

2. Почему утверждение о том, что в данной точке пространства существует только электрическое поле или только магнитное поле, не является вполне определенным?

Это утверждение не является определенным, потому что разделение единого электромагнитного поля на его электрическую и магнитную составляющие является относительным и зависит от выбора системы отсчета, в которой проводятся измерения. Этот принцип является одним из ключевых следствий специальной теории относительности.

Электрическое и магнитное поля — это не независимые сущности, а две стороны одного и того же физического объекта — электромагнитного поля. То, как это поле проявляется, зависит от состояния движения наблюдателя относительно источников поля.

Простой пример:

• В системе отсчета, связанной с покоящимся точечным зарядом, наблюдатель обнаружит только статическое электрическое поле. Магнитное поле в этой системе отсчета будет отсутствовать.
• Однако другой наблюдатель, движущийся с постоянной скоростью относительно этого заряда, зафиксирует в той же точке пространства не только электрическое, но и магнитное поле. С его точки зрения, заряд движется, а движущийся заряд представляет собой электрический ток, который, как известно, создает вокруг себя магнитное поле.

Преобразования полей при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую описываются формулами Лоренца. Эти формулы показывают, что электрическое поле $ \vec{E} $ в одной системе отсчета может "превращаться" в комбинацию электрического $ \vec{E}' $ и магнитного $ \vec{B}' $ полей в другой, и наоборот. Следовательно, утверждение о наличии в точке "только электрического" или "только магнитного" поля имеет смысл лишь при указании конкретной системы отсчета.

Ответ: Утверждение не является определенным, потому что то, какое поле (электрическое, магнитное или их комбинация) будет зарегистрировано в данной точке, зависит от системы отсчета наблюдателя. Электрическое и магнитное поля являются двумя сторонами единого электромагнитного поля, и их проявления относительны.