Номер 3, страница 113 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. Что общего и разного у электрических и магнитных взаимодействий?

Электрические и магнитные взаимодействия — это две стороны единого фундаментального электромагнитного взаимодействия. Они тесно связаны, но имеют ряд ключевых различий.

Общее

• Единая природа и источник. Оба взаимодействия являются проявлениями единого электромагнитного поля. Их первопричиной является наличие и движение электрических зарядов. Неподвижные заряды создают электрическое поле, а движущиеся заряды (электрический ток) — и электрическое, и магнитное.

• Характер сил. И в электрическом, и в магнитном взаимодействии существуют два типа "полюсов": положительный и отрицательный заряды для электричества, северный (N) и южный (S) полюсы для магнетизма. В обоих случаях одноименные полюса/заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

• Зависимость от расстояния. Оба взаимодействия являются дальнодействующими. Сила взаимодействия ослабевает с расстоянием. Для точечных объектов (точечных зарядов) сила убывает обратно пропорционально квадрату расстояния ($F \propto 1/r^2$).

• Принцип суперпозиции. И для электрического, и для магнитного полей справедлив принцип суперпозиции: результирующее поле, созданное несколькими источниками, является векторной суммой полей, создаваемых каждым источником в отдельности.

Ответ: Общими чертами электрических и магнитных взаимодействий являются их единая электромагнитная природа, порождаемая электрическими зарядами; наличие двух типов "полюсов" с силами притяжения и отталкивания; дальнодействующий характер и подчинение принципу суперпозиции.

Разное

• Источники поля и "монополи". Электрическое поле создается как покоящимися, так и движущимися зарядами. Существуют изолированные электрические заряды — монополи (например, электрон). В то же время, магнитное поле создается только движущимися зарядами (или переменными электрическими полями). Изолированных магнитных зарядов (монополей) в природе не существует, магнитные полюсы всегда образуют пары N-S (диполи).

• Действие на заряд. Электрическая сила $\vec{F_E} = q\vec{E}$ действует на любой заряд $q$ (покоящийся или движущийся) и направлена вдоль вектора напряженности $\vec{E}$. Магнитная сила Лоренца $\vec{F_M} = q(\vec{v} \times \vec{B})$ действует только на движущийся заряд (со скоростью $\vec{v}$) и всегда перпендикулярна и скорости заряда, и вектору магнитной индукции $\vec{B}$.

• Работа, совершаемая полем. Электрическое поле может совершать работу над зарядом, изменяя его кинетическую энергию. Магнитное поле (сила Лоренца) работы над свободным зарядом не совершает, так как сила всегда перпендикулярна перемещению. Оно лишь изменяет направление движения частицы, но не ее энергию.

• Структура силовых линий. Силовые линии электростатического поля являются незамкнутыми: они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Силовые линии магнитного поля всегда замкнуты, они не имеют ни начала, ни конца, что является прямым следствием отсутствия магнитных монополей. Поэтому магнитное поле называют вихревым.

Ответ: Ключевые различия: 1) электрические монополи существуют, а магнитные — нет; 2) электрическое поле действует на все заряды, а магнитное — только на движущиеся; 3) электрическая сила совершает работу, а магнитная — нет; 4) силовые линии электростатического поля разомкнуты, а магнитного — замкнуты.