Номер 1, страница 205 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. Кем и когда была создана теория электромагнитного поля и в чём заключалась её суть?

1. Теория электромагнитного поля была создана выдающимся британским физиком и математиком Джеймсом Клерком Максвеллом. Основные положения его теории были сформулированы в период с 1861 по 1865 год и окончательно изложены в его фундаментальном труде «Трактат об электричестве и магнетизме» в 1873 году.

Суть теории Максвелла заключалась в объединении всех ранее известных электрических и магнитных явлений в единую, стройную систему. Он выдвинул несколько ключевых идей:

• Электрические и магнитные поля не являются независимыми сущностями, а представляют собой две стороны единого целого — электромагнитного поля. Это поле является особой формой материи, которая существует независимо от зарядов и проводников.
• Переменное во времени магнитное поле всегда порождает вихревое электрическое поле. Это явление было открыто Фарадеем (закон электромагнитной индукции).
• Максвелл теоретически предсказал обратное явление: любое переменное во времени электрическое поле порождает вихревое магнитное поле. Для описания этого он ввел понятие тока смещения.
• Взаимное порождение переменных электрических и магнитных полей приводит к тому, что они могут распространяться в пространстве в виде электромагнитных волн.
• Максвелл рассчитал скорость распространения этих гипотетических волн в вакууме и получил значение, поразительно близкое к экспериментально измеренной скорости света. Это позволило ему сделать гениальный вывод: свет представляет собой электромагнитную волну.

Таким образом, теория Максвелла не только обобщила все известные законы электродинамики, но и предсказала существование электромагнитных волн, что позже было блестяще подтверждено опытами Генриха Герца. Математически теория описывается системой из четырех уравнений, известных как уравнения Максвелла:

$ \oint_S \vec{E} \cdot d\vec{A} = \frac{Q}{\varepsilon_0} $ (Закон Гаусса для электрического поля)

$ \oint_S \vec{B} \cdot d\vec{A} = 0 $ (Закон Гаусса для магнитного поля)

$ \oint_L \vec{E} \cdot d\vec{l} = - \frac{d\Phi_B}{dt} $ (Закон электромагнитной индукции Фарадея)

$ \oint_L \vec{B} \cdot d\vec{l} = \mu_0 (I + \varepsilon_0 \frac{d\Phi_E}{dt}) $ (Закон Ампера-Максвелла)

Ответ: Теория электромагнитного поля была создана Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860-х годах. Её суть заключается в том, что электрические и магнитные поля являются взаимосвязанными проявлениями единого электромагнитного поля; переменные электрические и магнитные поля порождают друг друга, что приводит к распространению в пространстве электромагнитных волн, частным случаем которых является свет.

2. Источником электромагнитного поля (в частности, электромагнитных волн, способных распространяться в пространстве) служат ускоренно движущиеся электрические заряды. Важно понимать различие между разными состояниями движения зарядов:

• Неподвижный электрический заряд создает вокруг себя только постоянное во времени (статическое) электрическое поле.
• Электрический заряд, движущийся прямолинейно и с постоянной скоростью (постоянный ток), создает вокруг себя как постоянное электрическое, так и постоянное магнитное поле.
• Только электрический заряд, движущийся с ускорением (то есть при изменении скорости по величине или направлению, например, при колебаниях или движении по окружности), создает переменные электрическое и магнитное поля. Эти переменные поля, порождая друг друга, "отрываются" от своего источника и распространяются в пространстве в виде электромагнитной волны, унося с собой энергию.

Классическим примером источника электромагнитных волн является антенна, в которой электроны совершают колебательные движения под действием переменного напряжения, то есть движутся с ускорением.

Ответ: Источником электромагнитного поля (электромагнитных волн) являются электрические заряды, движущиеся с ускорением.