Номер 58.1, страница 207 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 58. Магнитное поле. Постоянные магниты. Глава 8. Магнитные и электромагнитные явления - номер 58.1, страница 207.

58.1 [н] Можно ли назвать магнитное поле материальной средой? Как это выяснить?

Можно ли назвать магнитное поле материальной средой?

В современной физике под материей понимают объективную реальность, существующую независимо от нашего сознания. Материя существует в двух основных формах: вещество и поле.

Вещество — это форма материи, которая имеет массу покоя и состоит из дискретных частиц (атомов, молекул и т.д.). Газы, жидкости и твердые тела являются примерами вещества. Термин «материальная среда» обычно используют для обозначения именно вещества.

Магнитное поле — это другая форма материи. Оно не состоит из частиц вещества, но обладает физическими свойствами, такими как энергия и импульс. Оно создается движущимися электрическими зарядами и оказывает силовое воздействие на другие движущиеся заряды.

Следовательно, магнитное поле, безусловно, материально, так как оно существует объективно. Однако называть его «материальной средой» не совсем корректно, так как это может привести к путанице с веществом. Правильнее называть его физическим полем, которое является одной из форм материи.

Ответ: Магнитное поле является формой материи, то есть оно материально. Однако его не принято называть материальной средой, так как этот термин обычно используют для обозначения вещества (газов, жидкостей, твёрдых тел), а поле — это другая форма существования материи.

Как это выяснить?

Материальность магнитного поля, то есть его объективное существование и физические свойства, можно подтвердить экспериментально. Основные доказательства следующие:

1. Силовое действие. Магнитное поле обнаруживается по его действию на движущиеся заряженные частицы или проводники с током (сила Ампера, сила Лоренца). Это действие реально, его можно измерить, и оно используется в электромоторах и многих других устройствах. Если бы поле не было материальным, оно не могло бы оказывать силовое воздействие.
2. Наличие энергии. Магнитное поле обладает энергией. Для его создания необходимо затратить энергию, которая затем запасается в поле. Плотность энергии магнитного поля в вакууме определяется выражением $w = \frac{B^2}{2\mu_0}$, где $B$ — индукция магнитного поля. Эта энергия может быть преобразована в другие виды энергии (например, в кинетическую энергию при работе двигателя).
3. Конечная скорость распространения. Взаимодействия посредством магнитного поля распространяются не мгновенно, а с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме ($c$). Это означает, что поле является физическим посредником, переносящим взаимодействие от источника к объекту.
4. Существование электромагнитных волн. Переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле, и наоборот. Это их взаимное порождение приводит к существованию электромагнитных волн (свет, радиоволны), которые распространяются в пространстве, в том числе и в вакууме, и переносят энергию и импульс. Существование электромагнитных волн является самым убедительным доказательством того, что поле — это реальная, материальная сущность.

Ответ: Материальность магнитного поля доказывается его способностью действовать с силой на движущиеся заряды, наличием у него энергии, конечной скоростью его распространения и существованием электромагнитных волн, которые переносят энергию и импульс в пространстве.