ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 52.8: Электромагнитное поле. Электромагнитные волны

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить фундаментальное свойство электромагнитного поля: любое изменение электрического или магнитного поля во времени порождает другое поле. Заряженная частица создает вокруг себя электрическое поле. Если эта частица движется равномерно и прямолинейно, её поле просто перемещается вместе с ней, но не «возмущается» таким образом, чтобы оторваться от источника и распространиться в пространстве как волна. Излучение возникает только тогда, когда скорость заряда меняется (по модулю или направлению), то есть когда заряд движется с ускорением.

Вычисление и обоснование:

Рассмотрим два случая движения заряженной частицы:

• Равномерное прямолинейное движение (a=0): В этом случае вектор скорости v постоянен. Электрическое поле частицы движется вместе с ней без изменений структуры, которые могли бы породить бегущую волну. Магнитное поле также стационарно относительно самой частицы. Электромагнитные волны не излучаются.
• Движение с ускорением (a≠0): Если частица разгоняется, тормозит или поворачивает, её электрическое поле деформируется. Эти возмущения поля не могут мгновенно передаваться на бесконечность (так как скорость света конечна) и отрываются от частицы, распространяясь в пространстве в виде электромагнитных волн. Это явление называется тормозным излучением или синхротронным излучением (в зависимости от характера ускорения).

Проверка:

Этот вывод согласуется с классической электродинамикой и формулой Лармора для мощности излучения ускоряющегося заряда: P=q²a²/6πε₀c³ где q — заряд, a — ускорение. Видно, что если a=0, то мощность излучения P=0. Следовательно, условием излучения является наличие ускорения.