Вопросы, страница 70 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Вопросы

1. Что общего в электрических и магнитных явлениях?

2. Чем различаются электрические и магнитные явления?

3. Чем отличается взаимодействие двух постоянных магнитов от взаимодействия постоянного магнита с железным стержнем?

1. Общим для электрических и магнитных явлений является их фундаментальная природа. Оба они — проявления единого электромагнитного взаимодействия. Источником и электрических, и магнитных полей являются электрические заряды. Неподвижные заряды создают вокруг себя электрическое поле, а движующиеся заряды (электрический ток) создают также и магнитное поле. И в электричестве, и в магнетизме существует два типа "зарядов": положительные и отрицательные электрические заряды, а также северный (N) и южный (S) магнитные полюсы. Взаимодействие в обоих случаях может быть как притяжением (между разноименными зарядами/полюсами), так и отталкиванием (между одноименными зарядами/полюсами). Кроме того, изменяющееся во времени магнитное поле порождает электрическое поле, а изменяющееся электрическое поле порождает магнитное. Эта неразрывная связь описывается уравнениями Максвелла и доказывает, что электрические и магнитные явления — это две стороны одной медали.

Ответ: Общим является то, что и электрические, и магнитные явления порождаются электрическими зарядами, описываются полями, подчиняются принципу суперпозиции, характеризуются наличием двух типов "зарядов" (полюсов), способных притягиваться и отталкиваться, и являются взаимосвязанными частями единого электромагнитного взаимодействия.

2. Несмотря на общую природу, электрические и магнитные явления имеют существенные различия.

Первое различие — в источниках поля. Статическое электрическое поле создается неподвижными электрическими зарядами. Магнитное поле создается только движующимися зарядами (токами) или является свойством элементарных частиц (спин).

Второе, фундаментальное различие — в существовании элементарных носителей. Существуют изолированные электрические заряды (электрические монополи), например, электрон или протон. Однако в природе не обнаружены магнитные монополи — изолированные северные или южные полюсы. Любой магнит всегда имеет оба полюса. Следствием этого является то, что силовые линии электрического поля могут начинаться на положительных зарядах и заканчиваться на отрицательных, в то время как силовые линии магнитного поля всегда замкнуты.

Третье различие — в характере действия на заряженную частицу. Электрическое поле действует на любой заряд, как на покоящийся, так и на движущийся, с силой $F_э = qE$. Магнитное поле действует только на движущиеся заряды, причем сила Лоренца $F_м = q(\vec{v} \times \vec{B})$ всегда перпендикулярна и скорости частицы, и вектору магнитной индукции.

Ответ: Электрические и магнитные явления различаются по своим источникам (неподвижные заряды для электрического поля, движущиеся — для магнитного), по структуре поля (существование электрических монополей и отсутствие магнитных) и по характеру силового воздействия на заряды (магнитная сила действует только на движущиеся заряды и зависит от их скорости).

3. Взаимодействие двух постоянных магнитов и взаимодействие магнита с железным стержнем отличаются принципиально.

Взаимодействие двух постоянных магнитов: Оба объекта уже обладают собственным постоянным магнитным полем. В зависимости от их взаимной ориентации они могут как притягиваться, так и отталкиваться. Притяжение возникает, когда магниты обращены друг к другу разноименными полюсами (северный к южному). Отталкивание происходит, когда они обращены друг к другу одноименными полюсами (северный к северному или южный к южному).

Взаимодействие постоянного магнита с железным стержнем: Железный стержень (ферромагнетик) изначально не является магнитом, его внутренние микроскопические магниты (магнитные домены) ориентированы хаотично, и их поля взаимно компенсируются. Когда к стержню подносят постоянный магнит, его поле упорядочивает домены в железе. Этот процесс называется магнитной индукцией. На ближнем к магниту конце стержня наводится полюс, противоположный полюсу магнита. Например, если к стержню поднести северный полюс магнита, то ближний конец стержня станет южным полюсом, а дальний — северным. Поскольку между магнитом и наведенным на ближнем конце стержня полюсом всегда возникает притяжение (N к S или S к N), взаимодействие постоянного магнита с железным стержнем — это всегда притяжение, независимо от того, какой полюс магнита поднесен. Железный стержень становится временным магнитом.

Ответ: Основное отличие в том, что два постоянных магнита могут как притягиваться, так и отталкиваться, в то время как постоянный магнит и железный стержень (или любой другой ненамагниченный ферромагнетик) всегда только притягиваются друг к другу из-за явления магнитной индукции.