Номер 7.18, страница 37 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VII. Магнитное поле - номер 7.18, страница 37.

Условие.

7.18 Подъёмную силу электромагнита можно увеличить:

а) увеличив число витков катушки;

б) увеличив ток;

в) увеличив поперечные размеры железного сердечника;

г) заменив железный сердечник стеклянным.

Укажите среди данных вариантов один неправильный.

Решение.

Решение

Подъёмная сила электромагнита зависит от силы создаваемого им магнитного поля. Магнитная индукция $\text{B}$ внутри длинного соленоида с сердечником определяется по формуле:

$B = \mu_0 \mu n I$

где $\mu_0$ — магнитная постоянная, $\mu$ — магнитная проницаемость материала сердечника, $\text{n}$ — число витков на единицу длины катушки, $\text{I}$ — сила тока в катушке.

Подъёмная сила $\text{F}$ электромагнита пропорциональна квадрату магнитной индукции $\text{B}$ и площади поперечного сечения сердечника $\text{S}$:

$F \sim B^2 S$

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

а) Увеличение числа витков катушки (при сохранении её длины) приводит к увеличению плотности намотки $\text{n}$. Согласно формуле, это вызовет увеличение магнитной индукции $\text{B}$ и, как следствие, подъёмной силы $\text{F}$. Таким образом, это верный способ увеличить подъёмную силу.

б) Увеличение силы тока $\text{I}$ в обмотке, согласно формуле, прямо пропорционально увеличивает магнитную индукцию $\text{B}$. Это, в свою очередь, увеличивает подъёмную силу $\text{F}$. Это также верный способ.

в) Увеличение поперечных размеров железного сердечника означает увеличение площади его полюсов $\text{S}$. Поскольку подъёмная сила $\text{F}$ прямо пропорциональна $\text{S}$, это приведёт к её увеличению. Следовательно, это верный способ.

г) Железо — это ферромагнетик с очень высокой магнитной проницаемостью ($\mu_{железа} \gg 1$). Стекло — диамагнетик, его магнитная проницаемость очень близка к единице ($\mu_{стекла} \approx 1$). Замена железного сердечника на стеклянный приведёт к резкому уменьшению величины $\mu$ в формуле для магнитной индукции, что вызовет значительное ослабление магнитного поля $\text{B}$ и, соответственно, резкое уменьшение подъёмной силы $\text{F}$. Таким образом, это действие не увеличит, а наоборот, значительно уменьшит подъёмную силу электромагнита.

Исходя из анализа, единственным неправильным способом увеличения подъёмной силы из перечисленных является замена железного сердечника на стеклянный.

Ответ: г.