Номер 4, страница 209 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. Как должна двигаться заряженная частица, чтобы она излучала электромагнитные волны?

4. Для того чтобы заряженная частица излучала электромагнитные волны, она должна двигаться с ускорением. Ускорение, обозначаемое как $a$, — это векторная физическая величина, которая показывает, как быстро меняется скорость частицы по величине или по направлению.

Рассмотрим различные типы движения заряженной частицы:

• Частица находится в состоянии покоя ($v=0$): Вокруг неподвижной заряженной частицы существует только постоянное во времени электрическое поле (электростатическое поле). Излучение электромагнитных волн не происходит.
• Частица движется равномерно и прямолинейно ($v = \text{const}, a = 0$): Заряженная частица, движущаяся с постоянной скоростью, создает вокруг себя как постоянное электрическое, так и постоянное магнитное поле. Эти поля перемещаются вместе с частицей, но не "отрываются" от нее в виде волны. Излучения также не происходит.
• Частица движется с ускорением ($a \neq 0$): Любое движение заряженной частицы с ускорением приводит к созданию в окружающем пространстве переменных электрического и магнитного полей. Согласно теории электромагнетизма Джеймса Клерка Максвелла, переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает переменное электрическое поле. Этот процесс является самоподдерживающимся и распространяется в пространстве со скоростью света в виде электромагнитной волны. Эта волна уносит энергию от ускоряющейся частицы.

Движение с ускорением может происходить в следующих случаях:

1. Колебательное движение: Заряженная частица, совершающая колебания (например, электроны в передающей антенне), непрерывно изменяет свою скорость и направление движения. Такое движение всегда является ускоренным и является основным принципом генерации радиоволн.
2. Движение по криволинейной траектории: Если частица движется по кривой, например, по окружности (как в ускорителе частиц — циклотроне или синхротроне), она постоянно испытывает центростремительное ускорение, направленное к центру кривизны траектории, даже если модуль ее скорости остается постоянным. Такое движение вызывает так называемое синхротронное излучение.
3. Резкое изменение скорости: Когда быстрая заряженная частица резко тормозится (например, при столкновении с мишенью в рентгеновской трубке) или, наоборот, резко ускоряется, она испытывает очень большое ускорение и излучает электромагнитные волны, как правило, высокой частоты и энергии (так называемое тормозное излучение или рентгеновские лучи).

Таким образом, фундаментальным условием для излучения электромагнитных волн заряженной частицей является ее ускоренное движение.

Ответ: Чтобы заряженная частица излучала электромагнитные волны, она должна двигаться с ускорением, то есть должна изменяться либо величина ее скорости, либо направление ее движения, либо и то и другое одновременно.