Номер 741, страница 112 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитное поле. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Колебательный контур. Принципы радиосвязи и телевидения - номер 741, страница 112.

Условие.

741. Согласно теории Максвелла, электромагнитная волна должна излучаться, когда заряженная частица будет двигаться с ускорением или иным способом в пространстве будет создаваться меняющееся во времени магнитное поле.

Из предложенного перечня выберите два верных утверждения, описывающих ситуацию, при которой в пространстве излучаются электромагнитные волны. Укажите их номера.

1) По проводнику течёт постоянный ток.

2) Ионы движутся равномерно и прямолинейно в вакуумной трубке.

3) Магнит лежит на столе.

4) Разогнанные до большой скорости электроны бомбардируют металлическое препятствие.

5) Протоны движутся с постоянной по модулю скоростью по дуге окружности.

Решение.

Согласно теории Максвелла, электромагнитная волна излучается в двух случаях: когда заряженная частица движется с ускорением, или когда в пространстве создается меняющееся во времени магнитное (и, как следствие, электрическое) поле. Ускорением является любое изменение вектора скорости, как по величине, так и по направлению. Проанализируем предложенные ситуации.

1) По проводнику течёт постоянный ток.

Постоянный электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов) с постоянной средней скоростью. Такое движение создает вокруг проводника постоянное во времени (стационарное) магнитное поле. Поскольку ускорение зарядов в среднем равно нулю и поля не меняются со временем, электромагнитные волны не излучаются.

2) Ионы движутся равномерно и прямолинейно в вакуумной трубке.

Равномерное и прямолинейное движение означает, что вектор скорости частиц постоянен ($ \vec{v} = \text{const} $). Следовательно, ускорение равно нулю ($ \vec{a} = d\vec{v}/dt = 0 $). В этом случае заряженные частицы также не излучают электромагнитные волны.

3) Магнит лежит на столе.

Неподвижный магнит создает в окружающем пространстве постоянное во времени магнитное поле. Отсутствие изменений полей и ускоренного движения макроскопических зарядов означает отсутствие излучения электромагнитных волн.

4) Разогнанные до большой скорости электроны бомбардируют металлическое препятствие.

При столкновении с металлическим препятствием электроны резко тормозят, то есть испытывают очень большое отрицательное ускорение. Движение заряженной частицы с ускорением является необходимым условием для излучения электромагнитных волн. Такое излучение называется тормозным. Следовательно, в данной ситуации электромагнитные волны будут излучаться.

5) Протоны движутся с постоянной по модулю скоростью по дуге окружности.

Движение по криволинейной траектории, в том числе по дуге окружности, всегда является движением с ускорением, даже если модуль скорости (скорость) постоянен. Это связано с тем, что направление вектора скорости постоянно изменяется. Такое ускорение называется центростремительным, и оно всегда направлено к центру кривизны траектории. Так как заряженные частицы (протоны) движутся с ускорением, они излучают электромагнитные волны.

Таким образом, верными являются утверждения под номерами 4 и 5.

Ответ: 4, 5.