Номер 5, страница 184 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

5. В чём отличие магнитного поля от электростатического?

Магнитное и электростатическое поля, хотя и являются компонентами единого электромагнитного поля, имеют несколько ключевых различий.

1. Источники поля
Электростатическое поле создается неподвижными электрическими зарядами. Если заряды отсутствуют или находятся в движении, то электростатического поля в чистом виде не существует. Магнитное поле, напротив, порождается движущимися электрическими зарядами (электрическим током), постоянными магнитами (магнетизм которых обусловлен микроскопическими токами — движением и спинами электронов), а также переменным во времени электрическим полем.

2. Действие на электрические заряды
Электростатическое поле действует на любые электрические заряды, вне зависимости от того, движутся они или покоятся. Сила, действующая на заряд $q$ в поле с напряженностью $\vec{E}$, — это сила Кулона: $\vec{F}_э = q\vec{E}$. Магнитное поле действует исключительно на движущиеся заряды. Сила, действующая на заряд $q$, движущийся со скоростью $\vec{v}$ в магнитном поле с индукцией $\vec{B}$, — это сила Лоренца: $\vec{F}_м = q[\vec{v} \times \vec{B}]$. Если заряд покоится ($\vec{v}=0$), магнитное поле на него не действует.

3. Характер силовых линий
Электростатическое поле является потенциальным. Его силовые линии (линии напряженности) не замкнуты: они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных (или уходят в бесконечность). Это означает, что работа по перемещению заряда по замкнутому контуру равна нулю: $\oint_L \vec{E} \cdot d\vec{l} = 0$. Магнитное поле является вихревым. Его силовые линии (линии индукции) всегда замкнуты, они не имеют ни начала, ни конца. Это фундаментальное свойство отражает отсутствие в природе магнитных зарядов (монополей).

4. Работа поля
Электростатическое поле совершает работу при перемещении заряда, изменяя его кинетическую энергию. Магнитное поле (сила Лоренца) работы над зарядом не совершает. Это связано с тем, что сила Лоренца всегда перпендикулярна вектору скорости частицы ($\vec{F}_м \perp \vec{v}$), а значит, она лишь изменяет направление движения, но не величину скорости и кинетическую энергию частицы.

Ответ: Ключевые отличия магнитного поля от электростатического:

• По источникам: электростатическое поле создается неподвижными зарядами, а магнитное — движущимися зарядами (токами) и переменными электрическими полями.
• По действию на заряд: электростатическое поле действует на любой заряд, а магнитное — только на движущийся.
• По структуре: электростатическое поле является потенциальным (силовые линии не замкнуты), а магнитное — вихревым (силовые линии всегда замкнуты).
• По совершаемой работе: электростатическое поле совершает работу над зарядом, изменяя его энергию, тогда как сила Лоренца в магнитном поле работы не совершает.