Номер 1275, страница 139 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Электромагнитные явления. 46. Магнитное поле. Магнитные линии. Электромагниты. Постоянные магниты. Магнитное поле Земли. Действие магнитного поля на проводник с током - номер 1275, страница 139.

Решение.

Решение

Сила (или, как указано в вопросе, «мощность») электромагнита, то есть создаваемое им магнитное поле и, как следствие, его подъёмная сила, зависит от нескольких ключевых параметров. Большая разница в мощностях электромагнитов, используемых в промышленности и медицине, достигается путём целенаправленного изменения этих параметров при их конструировании.

Магнитная индукция $\text{B}$ поля, создаваемого соленоидом (типичная конструкция электромагнита), описывается формулой:

$B = \mu_0 \mu n I$

где $\text{I}$ – сила тока в обмотке, $\text{n}$ – число витков на единицу длины катушки ($n = N/L$), $\mu$ – относительная магнитная проницаемость сердечника, а $\mu_0$ – магнитная постоянная. Таким образом, сила электромагнита зависит от трёх основных факторов, которыми можно управлять:

1. Сила тока ($\text{I}$)

Магнитное поле прямо пропорционально силе тока в обмотке. Для создания мощных промышленных электромагнитов, способных поднимать автомобили, через обмотку из толстого провода пропускают ток силой в десятки и сотни ампер. Для очень слабых электромагнитов в медицинских приборах достаточно малых токов, измеряемых в миллиамперах или даже микроамперах.

2. Число витков ($\text{N}$) и их плотность ($\text{n}$)

Чем больше витков провода намотано на каркас электромагнита, тем сильнее создаваемое им поле. Промышленные электромагниты имеют обмотки, состоящие из тысяч витков, в то время как слабые электромагниты могут иметь всего несколько десятков или сотен витков.

3. Наличие и материал сердечника ($\mu$)

Введение внутрь катушки сердечника из ферромагнитного материала (например, мягкого железа) многократно (в сотни и тысячи раз) усиливает магнитное поле, так как такие материалы имеют очень высокую магнитную проницаемость ($\mu \gg 1$). Все мощные электромагниты имеют массивный железный сердечник. Для создания слабых полей сердечник может отсутствовать (воздушный сердечник, $\mu \approx 1$) или быть изготовлен из материала с низкой магнитной проницаемостью.

Таким образом, комбинируя эти три фактора, инженеры создают электромагниты с требуемой мощностью: для максимальной силы используют большой ток, огромное число витков и массивный железный сердечник, а для минимальной — слабый ток, малое число витков и обходятся без сердечника.

Ответ: Разница в мощностях электромагнитов достигается за счёт изменения трёх основных параметров: силы тока в обмотке, числа витков в катушке и использования сердечника из материала с различной магнитной проницаемостью. Для создания мощных электромагнитов используют большой ток, большое число витков и сердечник из мягкого железа. Для слабых электромагнитов, наоборот, используют малый ток, небольшое число витков и часто обходятся без сердечника.