Номер 2, страница 205 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. Что служит источником электромагнитного поля?

1. В чем заключается суть гипотезы Максвелла?(Вопрос восстановлен по контексту, в оригинале видна только часть «…заключалась её суть?»)

Суть гипотезы, а в дальнейшем и теории электромагнитного поля, выдвинутой Джеймсом Клерком Максвеллом, заключается в идее о симметрии между электрическими и магнитными явлениями. До Максвелла было известно из закона электромагнитной индукции Фарадея, что переменное во времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле. Максвелл предположил обратное: переменное во времени электрическое поле, в свою очередь, порождает магнитное поле.

Это новое явление было описано введением так называемого тока смещения. Согласно Максвеллу, полный ток, создающий магнитное поле, является суммой тока проводимости (движение зарядов) и тока смещения (изменение электрического поля). Математически это выражается в обобщенном законе Ампера (четвертое уравнение Максвелла): $ \nabla \times \vec{B} = \mu_0 \left( \vec{J} + \epsilon_0 \frac{\partial \vec{E}}{\partial t} \right) $, где $ \vec{J} $ — плотность тока проводимости, а слагаемое $ \epsilon_0 \frac{\partial \vec{E}}{\partial t} $ связано с током смещения.

Ключевым следствием этой гипотезы стало предсказание существования электромагнитных волн — поперечных волн, в которых переменные электрическое и магнитное поля, взаимно порождая друг друга, распространяются в пространстве со скоростью света. Это позволило объединить электричество, магнетизм и оптику в единую теорию.

Ответ: Суть гипотезы Максвелла в том, что переменное электрическое поле порождает магнитное поле, аналогично тому как переменное магнитное поле порождает электрическое. Это взаимное порождение полей приводит к существованию электромагнитных волн.

2. Что служит источником электромагнитного поля?

Источником электромагнитного поля в самом общем смысле являются электрические заряды и их движение. Однако характер поля зависит от характера движения зарядов:

— Неподвижный электрический заряд создает вокруг себя только статическое электрическое (электростатическое) поле.

— Электрический заряд, движущийся с постоянной скоростью (постоянный ток), создает как постоянное электрическое, так и постоянное магнитное поле.

— Электрический заряд, движущийся с ускорением, является источником переменного электромагнитного поля, которое может отрываться от источника и распространяться в пространстве в виде электромагнитной волны.

Таким образом, источником электромагнитных волн, то есть распространяющегося в пространстве электромагнитного поля, служат ускоренно движущиеся электрические заряды. Примерами могут служить колебания зарядов в антенне радиопередатчика, переход электронов между энергетическими уровнями в атомах или торможение заряженных частиц.

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

3. Чем отличаются силовые линии вихревого электрического поля?

Силовые линии вихревого электрического поля принципиально отличаются от силовых линий электростатического (потенциального) поля. Различие обусловлено природой их источников. Чтобы понять отличие, сравним их свойства.

Характеристики силовых линий электростатического поля:

— Источник: создаются неподвижными электрическими зарядами.

— Форма линий: являются незамкнутыми (открытыми). Они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных, либо уходят в бесконечность.

— Свойство поля: поле является потенциальным (консервативным). Работа сил поля по перемещению заряда по любому замкнутому контуру равна нулю: $ \oint \vec{E} \cdot d\vec{l} = 0 $.

Характеристики силовых линий вихревого электрического поля:

— Источник: создаются переменным во времени магнитным полем (согласно закону электромагнитной индукции Фарадея).

— Форма линий: являются замкнутыми. Они не имеют ни начала, ни конца, подобно силовым линиям магнитного поля.

— Свойство поля: поле является непотенциальным (неконсервативным). Работа сил поля по перемещению заряда по замкнутому контуру, охватывающему область с переменным магнитным потоком $ \Phi_B $, не равна нулю: $ \oint \vec{E} \cdot d\vec{l} = -\frac{d\Phi_B}{dt} $.

Ответ: Силовые линии вихревого электрического поля, в отличие от линий электростатического поля, являются замкнутыми, так как они порождаются не зарядами, а переменным магнитным полем.