Номер 3, страница 184 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. Какова картина линий индукции магнитного поля прямолинейного проводника с током? кругового витка с током? катушки с током? Как определяют направление линий индукции магнитного поля?

4. Какие поля называют вихревыми?

3.

Картина линий индукции магнитного поля (силовых линий) зависит от формы проводника, по которому протекает электрический ток.

Для прямолинейного проводника с током: Линии магнитной индукции представляют собой систему концентрических окружностей. Эти окружности лежат в плоскостях, перпендикулярных проводнику, а их центры находятся на оси самого проводника. По мере удаления от проводника расстояние между линиями увеличивается, что свидетельствует об ослаблении магнитного поля.

Для кругового витка с током: Линии магнитной индукции являются замкнутыми кривыми линиями, охватывающими виток. Внутри витка они сгущаются и направлены практически параллельно друг другу (особенно в центре), создавая наиболее сильное поле. Снаружи витка линии расходятся, и поле ослабевает. Направление линий внутри и снаружи витка противоположно. Магнитное поле витка с током на большом расстоянии аналогично полю магнитного диполя.

Для катушки с током (соленоида): Магнитное поле катушки образуется в результате наложения полей от всех ее витков. Внутри длинного соленоида магнитное поле практически однородно: линии индукции параллельны оси соленоида и расположены с одинаковой густотой. Снаружи катушки поле значительно слабее и по своей структуре напоминает поле постоянного полосового магнита. У катушки образуются два полюса — северный (N) и южный (S). Линии индукции выходят из северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри катушки.

Как определяют направление линий индукции магнитного поля: Для определения направления линий магнитной индукции используют мнемонические правила.

• Правило буравчика (или правило правого винта): Если вращать рукоятку буравчика так, чтобы его острие двигалось по направлению тока в прямолинейном проводнике, то направление вращения рукоятки укажет направление линий магнитной индукции.
• Правило правой руки:
  • Для прямого проводника: Если обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец был направлен по току, то остальные четыре пальца, обхватывающие проводник, укажут направление линий магнитной индукции.
  • Для витка или катушки: Если обхватить катушку (виток) ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление линий магнитной индукции внутри катушки (т.е. направление на северный полюс).

Ответ: Линии индукции магнитного поля для прямолинейного проводника — это концентрические окружности; для кругового витка — замкнутые кривые, пронизывающие плоскость витка; для катушки — параллельные прямые внутри и кривые, подобные линиям поля постоянного магнита, снаружи. Направление линий определяют с помощью правила правой руки или правила буравчика.

4.

Вихревыми полями называют такие векторные поля, силовые линии которых не имеют ни начала, ни конца, то есть являются замкнутыми.

Отличительная особенность вихревого поля заключается в отсутствии источников поля (зарядов), на которых бы начинались и заканчивались силовые линии. Магнитное поле является классическим примером вихревого поля. Это связано с тем, что в природе не обнаружены магнитные монополи (изолированные северные или южные полюса), которые могли бы служить источниками или стоками магнитного поля. Поэтому линии магнитной индукции всегда замкнуты сами на себя. Математически это свойство выражается через нулевую дивергенцию вектора магнитной индукции: $ \text{div} \vec{B} = 0 $.

Для сравнения, электростатическое поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами, не является вихревым, а является потенциальным. Его силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Однако, индуцированное электрическое поле, возникающее при изменении магнитного потока, также является вихревым.

Ответ: Вихревыми называют поля, силовые линии которых замкнуты. Типичным примером вихревого поля является магнитное поле.