Номер 3.175, страница 83 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Основы электродинамики. Глава 3. Электромагнетизм. Магнитные свойства вещества - номер 3.175, страница 83.

Условие.

3.175. Стальные корпуса морских судов намагничиваются в магнитном поле Земли. Плавающие в море мины взрываются при приближении такого судна. Почему? Для защиты корабля от мин его корпус обвивают кабелем с током. В чём суть такого способа защиты?

Решение.

Почему плавающие в море мины взрываются при приближении такого судна?

Сталь, из которой сделан корпус корабля, является ферромагнитным материалом. Из-за этого при движении в магнитном поле Земли корпус судна сильно намагничивается и сам становится источником постоянного магнитного поля, то есть, по сути, превращается в огромный магнит. Морские мины, о которых идет речь, оснащены неконтактными магнитными взрывателями. Такой взрыватель настроен на естественное, относительно однородное магнитное поле Земли в данной акватории. Когда над миной или рядом с ней проходит судно с намагниченным корпусом, его сильное поле вызывает резкое и значительное искажение (изменение) окружающего магнитного поля. Чувствительный датчик мины (магнитометр) регистрирует это изменение и подает сигнал на детонатор, что приводит к взрыву.

Ответ: Мины взрываются, так как их магнитные взрыватели реагируют на резкое изменение магнитного поля, создаваемое намагниченным стальным корпусом приближающегося корабля.

В чём суть такого способа защиты?

Суть этого способа защиты, известного как размагничивание судна или дегауссизация, заключается в активной компенсации собственного магнитного поля корабля. Вокруг корпуса корабля прокладывается специальная обмотка из кабелей, по которой пропускают постоянный электрический ток. Согласно закону Ампера, электрический ток, текущий по этим кабелям, создает собственное магнитное поле. Силу тока и его направление в обмотках подбирают таким образом, чтобы создаваемое ими магнитное поле ($\vec{B}_{кабеля}$) было по величине равно и по направлению противоположно магнитному полю корпуса корабля ($\vec{B}_{корабля}$). В результате, в соответствии с принципом суперпозиции полей, эти два поля взаимно компенсируют друг друга: $\vec{B}_{суммарное} = \vec{B}_{корабля} + \vec{B}_{кабеля} \approx 0$. Это приводит к тому, что суммарное магнитное поле вокруг судна практически не отличается от естественного магнитного поля Земли. Корабль становится «магнитно-невидимым» для взрывателей мин, что и обеспечивает защиту.

Ответ: Суть защиты заключается в создании с помощью кабеля с током такого магнитного поля, которое компенсирует (нейтрализует) собственное магнитное поле намагниченного корпуса корабля, делая судно незаметным для магнитных мин.