Номер 3, страница 105 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Магнитное поле. Параграф 18. Сторонние силы. Вопросы - номер 3, страница 105.

Условие.

3. Приведите примеры сторонних сил.

Решение.

Сторонние силы – это любые силы неэлектростатического (некулоновского) происхождения, которые действуют на носители заряда внутри источника тока. Эти силы вызывают разделение зарядов и поддерживают разность потенциалов на полюсах источника, обеспечивая протекание постоянного тока в замкнутой цепи. Работа сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда внутри источника называется его электродвижущей силой (ЭДС), которая определяется формулой: $ \mathcal{E} = \frac{A_{ст}}{q} $.

Основными примерами сторонних сил, различающихся по своей природе, являются:

1. Химические силы
В гальванических элементах (батарейках) и аккумуляторах сторонние силы имеют химическую природу. В результате окислительно-восстановительных реакций между электродами и электролитом происходит разделение зарядов. Энергия химических реакций преобразуется в электрическую энергию, которая и совершает работу по перемещению зарядов против сил электростатического поля.

2. Магнитные силы (сила Лоренца)
В электромеханических генераторах (например, на электростанциях) проводники движутся в магнитном поле. На свободные электроны в этих проводниках действует магнитная составляющая силы Лоренца ($ \vec{F}_L = q[\vec{v} \times \vec{B}] $), которая заставляет их упорядоченно двигаться, создавая ЭДС индукции. В этом случае механическая энергия вращения преобразуется в электрическую.

3. Силы, связанные с энергией света
В фотоэлементах и солнечных батареях сторонние силы возникают под действием света. Фотоны, падающие на полупроводниковый материал (например, на p-n-переход), выбивают электроны, создавая пары «электрон-дырка». Внутреннее электрическое поле в p-n-переходе разделяет эти заряды, создавая ЭДС (фото-ЭДС). Таким образом, энергия света преобразуется в электрическую.

4. Термоэлектрические силы
В термопарах, состоящих из спая двух разнородных проводников, сторонние силы возникают при наличии разности температур между спаями. Из-за этого возникает диффузия носителей заряда (электронов) из одного проводника в другой, что приводит к появлению термо-ЭДС (эффект Зеебека). Тепловая энергия преобразуется в электрическую.

5. Механические силы
В пьезоэлектрических генераторах (например, в зажигалках) сторонние силы возникают при механической деформации (сжатии или растяжении) кристаллов-пьезоэлектриков (например, кварца). Эта деформация приводит к поляризации кристалла и появлению разности потенциалов на его гранях. Механическая энергия преобразуется в электрическую.

Ответ: Примерами сторонних сил являются: химические силы в батарейках и аккумуляторах; магнитные силы (сила Лоренца) в электрогенераторах; силы, возникающие под действием света в фотоэлементах; термоэлектрические силы в термопарах; механические силы в пьезоэлектрических генераторах.