Номер 3, страница 188 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

3. На какие физические объекты действует магнитное поле?

3. На какие физические объекты действует магнитное поле?

Магнитное поле — это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом. Источниками магнитного поля также являются движущиеся заряды (электрические токи) и магнитные моменты тел. Таким образом, магнитное поле действует на свои же источники.

Конкретные физические объекты, на которые действует магнитное поле:

• Проводники с электрическим током. Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение множества заряженных частиц, то на помещенный в магнитное поле проводник с током действует сила, называемая силой Ампера. Эта сила является результирующей сил, действующих на отдельные заряды.
• Движущиеся заряженные частицы. На отдельную заряженную частицу (например, электрон или протон), движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца. Эта сила всегда перпендикулярна вектору скорости частицы и вектору магнитной индукции. Формула для силы Лоренца: $ \vec{F}_L = q(\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B}) $. Если электрическое поле отсутствует ($ \vec{E}=0 $), то остается только магнитная составляющая: $ \vec{F}_L = q(\vec{v} \times \vec{B}) $. Эта сила не изменяет энергию частицы, а только искривляет её траекторию.
• Тела, обладающие магнитным моментом. К таким телам относятся постоянные магниты, электромагниты, а также атомы и молекулы. Магнитное поле оказывает на них ориентирующее действие (вращающий момент), стремясь повернуть их так, чтобы их собственный магнитный момент сонаправился с вектором индукции внешнего поля. На этом принципе основана работа компаса.
• Любые вещества (магнетики). Все без исключения вещества взаимодействуют с магнитным полем. Под действием внешнего поля в веществе индуцируются микроскопические токи (или происходит ориентация уже существующих), в результате чего вещество намагничивается. В зависимости от характера этой реакции, вещества делятся на диамагнетики (слабо отталкиваются полем), парамагнетики (слабо притягиваются) и ферромагнетики (сильно притягиваются).

Ответ: Магнитное поле действует на движущиеся электрические заряды, проводники с током и тела, обладающие магнитным моментом (постоянные магниты, а также любые вещества, помещённые в магнитное поле).

4. В чём заключается гипотеза Ампера?

Гипотеза Ампера, выдвинутая французским ученым Андре-Мари Ампером в 20-х годах XIX века, представляет собой фундаментальное предположение о природе магнетизма. Эта гипотеза объясняет магнитные свойства веществ, в частности постоянных магнитов, не прибегая к идее существования особых "магнитных зарядов" (магнитных монополей), которых так и не удалось обнаружить в природе.

Суть гипотезы Ампера заключается в следующем: магнетизм любых тел обусловлен существованием внутри них множества микроскопических замкнутых электрических токов. Эти токи Ампер назвал молекулярными токами.

Основные положения гипотезы:

• Внутри каждого атома или молекулы вещества существуют незатухающие элементарные круговые токи. Каждый такой микроток создает вокруг себя элементарное магнитное поле, подобно миниатюрному витку с током.
• В ненамагниченном веществе эти молекулярные токи ориентированы хаотически, их плоскости случайным образом направлены в разные стороны. Из-за этого создаваемые ими магнитные поля взаимно компенсируют друг друга, и тело в целом не проявляет магнитных свойств.
• В постоянных магнитах (или в любом веществе, помещенном во внешнее магнитное поле) эти молекулярные токи ориентируются преимущественно в одном направлении. Их элементарные магнитные поля складываются, создавая результирующее макроскопическое магнитное поле. Процесс намагничивания и заключается в упорядочивании этих микротоков.

Гипотеза Ампера была гениальным предвидением. Современная квантовая физика подтвердила и уточнила её. "Молекулярные токи" в действительности связаны с двумя эффектами:

1. Орбитальным движением электронов вокруг ядра в атоме, которое эквивалентно круговому току.
2. Собственным моментом импульса электрона — спином. Это внутреннее, неклассическое свойство электрона, которое также порождает магнитный момент.

Именно суммарный магнитный момент, создаваемый орбитальным движением и спинами электронов (а также, в меньшей степени, ядер), и определяет магнитные свойства вещества.

Ответ: Гипотеза Ампера заключается в предположении, что магнитные свойства всех тел объясняются существованием внутри них микроскопических незатухающих электрических токов (молекулярных токов). В намагниченных телах эти токи ориентированы упорядоченно, а в ненамагниченных — хаотично, из-за чего их действия взаимно компенсируются.