Номер 1, страница 245 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 7. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 38. Электромагнитные волны. Вопросы - номер 1, страница 245.

Условие.

1. Что порождает изменяющееся с течением времени магнитное поле?

Решение.

1 Изменяющееся с течением времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Это фундаментальное явление называется электромагнитной индукцией и было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году.

Ключевое отличие этого индуцированного электрического поля от электростатического поля, создаваемого неподвижными зарядами, заключается в его структуре. Электростатическое поле является потенциальным (консервативным), его силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Работа по перемещению заряда в таком поле по любому замкнутому контуру равна нулю.

В отличие от него, вихревое электрическое поле не является потенциальным. Его силовые линии замкнуты, они не имеют ни начала, ни конца. Это означает, что циркуляция вектора напряженности такого поля по замкнутому контуру отлична от нуля, и эта циркуляция определяет электродвижущую силу (ЭДС) индукции.

Эта взаимосвязь между изменяющимся магнитным полем и порождаемым им электрическим полем описывается законом Фарадея, который является одним из четырех уравнений Максвелла.

В интегральной форме закон Фарадея записывается как:

$ \mathcal{E} = \oint_L \vec{E} \cdot d\vec{l} = - \frac{d\Phi_B}{dt} $

где:

• $ \mathcal{E} $ — электродвижущая сила (ЭДС) индукции, возникающая в замкнутом проводящем контуре $ L $;
• $ \vec{E} $ — напряженность индуцированного вихревого электрического поля;
• $ \oint_L \vec{E} \cdot d\vec{l} $ — циркуляция вектора напряженности электрического поля по контуру $ L $;
• $ \Phi_B = \int_S \vec{B} \cdot d\vec{S} $ — магнитный поток через произвольную поверхность $ S $, натянутую на контур $ L $;
• $ \frac{d\Phi_B}{dt} $ — скорость изменения магнитного потока.

В дифференциальной (локальной) форме это же уравнение выглядит так:

$ \nabla \times \vec{E} = - \frac{\partial \vec{B}}{\partial t} $

Это уравнение показывает, что ротор (вихрь) электрического поля $ \vec{E} $ в любой точке пространства определяется скоростью изменения вектора магнитной индукции $ \vec{B} $ в этой же точке. Знак "минус" отражает правило Ленца, согласно которому индуцированный ток всегда направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Ответ: Изменяющееся с течением времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.