Номер 9, страница 91 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

VIII. Электромагнитные колебания и волны. Выполняем тест - номер 9, страница 91.

Условие.

9. Переменное электрическое поле порождается:

1) электрическими зарядами

2) постоянными магнитами

3) изменяющимся во времени магнитным полем

4) переменным электрическим током

Решение.

Решение

Вопрос касается источников переменного электрического поля. Согласно теории электромагнетизма Максвелла, электрическое поле может быть создано двумя способами: во-первых, электрическими зарядами (это так называемое потенциальное или кулоновское поле), и во-вторых, изменяющимся во времени магнитным полем (это так называемое вихревое электрическое поле).

Полное электрическое поле является суммой этих двух полей. Переменное (изменяющееся во времени) электрическое поле возникает, когда его источники изменяются со временем. Рассмотрим предложенные варианты ответов.

1) электрическими зарядами

Неподвижные электрические заряды создают постоянное во времени (электростатическое) поле. Чтобы электрическое поле, создаваемое зарядами, стало переменным, сами заряды должны двигаться с ускорением. Таким образом, утверждение "электрическими зарядами" является неполным и не совсем точным, так как не всякие заряды создают переменное поле. Поэтому этот вариант не является наилучшим ответом.

2) постоянными магнитами

Постоянные магниты создают вокруг себя постоянное во времени магнитное поле (магнитостатическое поле). Постоянное магнитное поле не порождает электрического поля. Электрическое поле возникает только при изменении магнитного поля. Следовательно, этот вариант неверен.

3) изменяющимся во времени магнитным полем

Это утверждение является прямым следствием закона электромагнитной индукции Фарадея, который является одним из уравнений Максвелла. Он гласит, что любое изменение магнитного поля со временем порождает вихревое электрическое поле. В дифференциальной форме это уравнение выглядит так: $ \text{rot} \vec{E} = - \frac{\partial \vec{B}}{\partial t} $. Где $ \vec{E} $ – напряженность электрического поля, а $ \vec{B} $ – индукция магнитного поля. Если магнитное поле $ \vec{B} $ изменяется во времени (то есть $ \frac{\partial \vec{B}}{\partial t} \neq 0 $), то возникает электрическое поле $ \vec{E} $. Это явление и есть фундаментальная причина существования переменных электрических полей. Этот вариант является верным.

4) переменным электрическим током

Переменный электрический ток – это направленное движение заряженных частиц, при котором скорость и направление их движения периодически изменяются. То есть, это движение зарядов с ускорением. Как упоминалось в пункте 1, ускоренно движущиеся заряды создают переменное электрическое поле. Кроме того, по закону Био-Савара-Лапласа и закону полного тока, переменный ток создает вокруг себя переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле, в свою очередь, порождает переменное вихревое электрическое поле в соответствии с законом Фарадея (пункт 3). Таким образом, переменный ток является источником переменного электрического поля, но это происходит через посредство создания переменного магнитного поля. Поэтому вариант (3) описывает более фундаментальную и непосредственную причину.

Сравнивая варианты (3) и (4), можно заключить, что вариант (3) является наиболее точным и фундаментальным ответом на поставленный вопрос. Изменение магнитного поля — это непосредственная причина возникновения вихревого электрического поля, в то время как переменный ток — это один из источников, создающих это изменяющееся магнитное поле.

Ответ: 3