Номер 4, страница 107 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

4. Одним из приборов, с помощью которых можно предсказывать землетрясения, является сейсмограф Голицына. Опишите принцип действия прибора.

4. Сейсмограф Голицына, разработанный русским физиком князем Борисом Борисовичем Голицыным в 1906 году, является принципиально новым типом сейсмического прибора — электродинамическим. Его принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции.

Конструкция и принцип работы:

1. Инертный элемент. Основой прибора служит массивный маятник (для горизонтального сейсмографа) или груз на пружине (для вертикального). Благодаря своей большой массе и инерции, этот элемент стремится сохранять свое положение в пространстве, когда во время землетрясения почва и, соответственно, корпус прибора приходят в движение.

2. Преобразователь. К инертному элементу (маятнику) прикреплена катушка индуктивности, состоящая из множества витков тонкого провода. Эта катушка помещена в сильное магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами, которые жестко закреплены на корпусе прибора.

3. Возникновение тока. Когда земля колеблется, корпус прибора движется вместе с ней, а маятник с катушкой остается почти неподвижным. Возникает относительное движение катушки в магнитном поле. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в катушке возникает электродвижущая сила (ЭДС) и индуцируется электрический ток. Важно, что величина этого тока пропорциональна скорости относительного смещения грунта.

4. Регистрация. Полученный слабый электрический ток направляется на очень чувствительный прибор — гальванометр. На рамке гальванометра закреплено миниатюрное зеркало. На зеркало направляется луч света, который отражается от него и падает на барабан с движущейся с постоянной скоростью светочувствительной (фотографической) бумагой. Когда в катушке возникает ток, рамка гальванометра с зеркалом поворачивается, смещая световой зайчик по бумаге. В результате на фотобумаге прочерчивается кривая — сейсмограмма, которая является графиком колебаний земной поверхности во времени.

Таким образом, сейсмограф Голицына преобразует механические колебания почвы в электрический сигнал, который затем регистрируется оптическим методом. Эта схема позволила достичь огромного увеличения (в тысячи раз) и высокой точности измерений, что дало возможность регистрировать землетрясения в любой точке земного шара.

Ответ: Принцип действия сейсмографа Голицына заключается в преобразовании механических колебаний земли в электрический ток с помощью явления электромагнитной индукции. Относительное движение инертного маятника с катушкой в поле постоянного магнита (связанного с корпусом прибора) индуцирует в катушке ток, который пропорционален скорости колебаний почвы и регистрируется гальванометром с оптической записью.