Лаборант проносит мимо сидящего ученика заряженный шар. Для кого из них существует электрическое поле; магнитное поле? Как можно обнаружить эти поля?

Задача затрагивает концепции электрического и магнитного полей, которые являются фундаментальными понятиями в физике. Чтобы решить её, необходимо рассмотреть теоретические аспекты электрического заряда, его взаимодействия с окружающей средой, а также влияние движения заряда на возникновение магнитного поля.

Электрическое поле создаётся неподвижным или движущимся электрическим зарядом. Оно характеризуется тем, что на любые заряды, находящиеся в его области действия, будет действовать сила, пропорциональная величине заряда и напряжённости электрического поля. Напряжённость электрического поля $ E $ описывается следующим образом:

$$ E = \frac{F}{q} $$

где $ F $ — сила, действующая на тестовый заряд $ q $, помещённый в область поля. Электрическое поле существует вокруг заряженного шарика и может быть обнаружено с помощью тестового заряда, например, небольшого заряженного объекта. Если тестовый заряд поместить рядом с шариком, он начнёт испытывать действие силы, что укажет на присутствие электрического поля.

Магнитное поле, в свою очередь, возникает только в том случае, если заряд движется относительно наблюдателя. В данном случае, если шар движется относительно ученика, то для ученика может существовать магнитное поле. Магнитное поле характеризуется силой, действующей на движущийся заряд (сила Лоренца):

$$ \vec{F_m} = q \cdot (\vec{v} \times \vec{B}) $$

где $ q $ — заряд, $ \vec{v} $ — скорость заряда, $ \vec{B} $ — вектор магнитной индукции. Эта сила создаётся только если есть относительное движение между зарядом и наблюдателем.

Для обнаружения магнитного поля можно использовать магнитную стрелку или проводить эксперимент с движущимися зарядами. Если магнитная стрелка отклоняется, это свидетельствует о наличии магнитного поля.

Таким образом, чтобы определить, существуют ли электрическое и магнитное поля для каждого из участников (лаборанта и ученика), нужно учитывать принцип относительности движения. Если шар движется относительно наблюдателя, магнитное поле будет существовать для этого наблюдателя. Электрическое поле существует независимо от движения заряда и присутствует вокруг заряженного тела.

Итак, теоретическая часть задачи включает:

1. Электрическое поле создаётся любым зарядом, независимо от того, движется он или нет. Оно может быть обнаружено по действию сил на тестовые заряды в области поля.
2. Магнитное поле возникает только в случае движения заряда относительно наблюдателя. Его можно обнаружить с помощью взаимодействия с магнитной стрелкой или движущимися зарядами.
3. Принцип относительности движения важен для анализа наличия магнитного поля.

Задача требует внимательного рассмотрения движения шарика относительно каждого из участников, чтобы определить, какие поля существуют для каждого из них.