Номер 5, страница 106, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Магнитное поле. Параграф 71. Магнитное поле катушки с током. Вопросы и задания - номер 5, страница 106.

Условие.

5. Каким образом с помощью имеющейся катушки с током изготовить электромагнит с изменяющейся подъёмной силой?

Решение.

Решение

Подъёмная сила электромагнита прямо пропорциональна силе создаваемого им магнитного поля. Чтобы изготовить электромагнит с изменяющейся подъёмной силой на основе имеющейся катушки, необходимо создать возможность регулировать величину индукции её магнитного поля. Магнитная индукция $\text{B}$ внутри длинной катушки (соленоида) определяется формулой:$B = \mu_0 \mu n I$,где $\mu_0$ — магнитная постоянная, $\mu$ — магнитная проницаемость материала сердечника, $\text{n}$ — количество витков на единицу длины катушки, а $\text{I}$ — сила тока в катушке.

Так как катушка уже имеется, то параметр $\text{n}$ (число витков на единицу длины) для неё является постоянной величиной. Следовательно, изменять силу магнитного поля, а значит и подъёмную силу, можно двумя основными способами: изменяя силу тока $\text{I}$ или используя сердечник с изменяемой эффективной магнитной проницаемостью $\mu$.

Способ 1: Изменение силы тока

Это самый распространённый метод. Силу тока в цепи катушки можно регулировать. Для этого катушку нужно подключить к источнику питания через переменный резистор (реостат). Изменяя сопротивление реостата, мы, в соответствии с законом Ома ($I = U/R$), будем изменять силу тока в цепи. Увеличение силы тока приведёт к усилению магнитного поля и увеличению подъёмной силы, а уменьшение — к ослаблению. Вместо реостата можно использовать лабораторный источник питания с функцией регулировки выходного тока или напряжения.

Способ 2: Использование подвижного сердечника

Магнитное поле катушки можно многократно усилить, если поместить внутрь неё сердечник из ферромагнитного материала (например, из мягкой стали), который имеет высокую магнитную проницаемость $\mu$. Подъёмную силу такого электромагнита можно изменять, перемещая сердечник внутри катушки. Когда сердечник полностью введён в катушку, подъёмная сила максимальна. По мере выдвижения сердечника из катушки её магнитное поле будет ослабевать, и подъёмная сила будет уменьшаться.

Таким образом, для создания электромагнита с переменной подъёмной силой необходимо либо включить в электрическую цепь катушки реостат (или использовать регулируемый источник тока), либо снабдить катушку подвижным железным сердечником. Для наиболее плавной и точной регулировки можно использовать оба способа одновременно.

Ответ: Чтобы изготовить электромагнит с изменяющейся подъёмной силой из имеющейся катушки, нужно обеспечить возможность регулировки силы её магнитного поля. Это можно сделать следующими способами:
1. Регулировать силу тока, протекающего по катушке, например, с помощью реостата, включенного в цепь последовательно с катушкой.
2. Вставить внутрь катушки сердечник из ферромагнитного материала (например, железа) и изменять его положение, вдвигая или выдвигая его из катушки.