Номер 2, страница 361 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Укажите устройство, в котором используется явление возникновения силы, действующей на проводник в магнитном поле, при прохождении через проводник электрического тока.

1) реостат

2) металлоискатель

3) электродвигатель

4) электрочайник

В вопросе описан принцип действия силы Ампера, которая возникает, когда проводник с электрическим током помещается в магнитное поле. Эта сила вызывает механическое движение проводника. Величина силы Ампера рассчитывается по формуле $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$, где $\text{I}$ — сила тока, $\text{B}$ — индукция магнитного поля, $\text{l}$ — длина активной части проводника, и $\alpha$ — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Рассмотрим предложенные устройства с точки зрения их принципа работы.

1) реостат

Реостат является переменным резистором и служит для регулировки силы тока или напряжения в цепи. Его действие основано на зависимости сопротивления проводника от его длины ($R = \rho \frac{L}{S}$). Перемещая ползунок, изменяют длину проводника, по которому проходит ток, и, следовательно, его сопротивление. Это устройство не использует силу, действующую на проводник в магнитном поле.

2) металлоискатель

Принцип работы металлоискателя основан на явлении электромагнитной индукции. Прибор генерирует переменное магнитное поле. Когда вблизи оказывается металлический объект, в нем индуцируются вихревые токи (токи Фуко). Эти токи создают собственное вторичное магнитное поле, которое регистрируется приемной катушкой металлоискателя. То есть, это устройство обнаруживает металл по его влиянию на магнитное поле, а не использует силу Ампера для создания движения.

3) электродвигатель

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию вращения. Его работа напрямую основана на явлении, описанном в задаче. Обмотка ротора (якоря) двигателя, по которой протекает электрический ток, находится в магнитном поле, создаваемом статором. На проводники обмотки действует сила Ампера, которая создает вращающий момент, приводящий ротор в движение. Таким образом, именно в электродвигателе используется сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

4) электрочайник

Работа электрочайника основана на тепловом действии электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Ток, проходя через нагревательный элемент с высоким сопротивлением, вызывает его нагрев, и выделяемое тепло ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$) передается воде. Магнитные эффекты не являются принципом действия этого прибора.

Следовательно, из всех перечисленных устройств только электродвигатель использует для своей работы явление возникновения силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Ответ: 3) электродвигатель.