Номер 5, страница 85 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Магнитное поле. Параграф 13. Линии индукции магнитного поля. Вопросы - номер 5, страница 85.

Условие.

5. Чем отличаются линии индукции магнитного поля от линий напряжённости электрического поля?

Решение.

Решение

Линии индукции магнитного поля и линии напряжённости электрического поля — это графические представления силовых полей, которые имеют ряд фундаментальных отличий, обусловленных природой самих полей.

1. Характер линий (замкнутость)

Главное отличие заключается в том, что линии индукции магнитного поля всегда замкнуты. Они не имеют ни начала, ни конца. Это связано с тем, что в природе не существует изолированных магнитных полюсов (магнитных зарядов или монополей), а источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле является вихревым (соленоидальным). Математически это выражается тем, что поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю, или в дифференциальной форме: $ \nabla \cdot \vec{B} = 0 $.

В отличие от них, линии напряжённости электростатического поля всегда незамкнуты (открыты). Они начинаются на положительных электрических зарядах и заканчиваются на отрицательных, либо уходят в бесконечность. Это следствие существования электрических зарядов, которые являются источниками и стоками поля. Электростатическое поле является потенциальным. Математически это означает, что поток вектора напряжённости через замкнутую поверхность пропорционален заряду внутри этой поверхности (теорема Гаусса), или в дифференциальной форме: $ \nabla \cdot \vec{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0} $.

2. Источники поля

Источниками электростатического поля являются неподвижные электрические заряды. Линии напряжённости "выходят" из положительных зарядов и "входят" в отрицательные.

Источниками магнитного поля являются движущиеся заряды (электрические токи) или постоянные магниты (которые на микроуровне также представляют собой совокупность токов). Линии магнитной индукции "обхватывают" проводник с током, образуя вокруг него замкнутые контуры.

3. Потенциальность и вихревой характер

Электростатическое поле является потенциальным (консервативным). Это означает, что работа сил поля по перемещению заряда по любому замкнутому контуру равна нулю. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю: $ \oint \vec{E} \cdot d\vec{l} = 0 $.

Магнитное поле является вихревым. Циркуляция вектора магнитной индукции по замкнутому контуру не равна нулю, если этот контур охватывает электрический ток. Для стационарного поля она пропорциональна силе тока, пронизывающего этот контур (закон Ампера): $ \oint \vec{B} \cdot d\vec{l} = \mu_0 I_{охв} $.

Ответ:

Основное отличие линий индукции магнитного поля от линий напряжённости электрического поля заключается в их топологии: линии магнитной индукции всегда замкнуты, так как у магнитного поля нет источников (магнитных зарядов), оно является вихревым. Линии напряжённости электростатического поля, напротив, являются открытыми (незамкнутыми), так как они начинаются на положительных электрических зарядах и заканчиваются на отрицательных.