Номер 2, страница 132, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Магнитное поле. Параграф 78. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 2, страница 132.

Условие.

• Использование электромагнитов в промышленности.

Решение.

Электромагнит — это устройство, которое создаёт магнитное поле при прохождении через него электрического тока. Главное преимущество электромагнитов перед постоянными магнитами, обусловившее их широкое промышленное применение, заключается в том, что их магнитное поле можно легко включать, выключать и регулировать по силе, изменяя величину тока в обмотке. Это позволяет создавать управляемые магнитные системы для самых разных задач.

Подъемные электромагниты и сепараторы

Мощные электромагниты используются в грузоподъемных кранах на металлургических заводах, в портах и на площадках по переработке металлолома для перемещения тяжелых ферромагнитных грузов, таких как стальные листы, рельсы и стружка. Преимущество заключается в возможности быстрого захвата и освобождения груза простым включением и выключением тока. Также электромагниты являются основой магнитных сепараторов. Эти устройства применяются в горнодобывающей промышленности для обогащения руды (отделения магнитных минералов, например, магнетита, от немагнитной породы) и в перерабатывающей промышленности для сортировки мусора, где они эффективно извлекают черные металлы из общего потока отходов.

Ответ: В промышленности электромагниты используются в качестве грузоподъемных механизмов для ферромагнитных материалов и как основной элемент сепараторов для разделения смесей, содержащих магнитные и немагнитные компоненты.

Электродвигатели, генераторы и трансформаторы

Электромагниты являются фундаментальными компонентами электрических машин. В электродвигателях взаимодействие магнитных полей статора и ротора, создаваемых электромагнитами, приводит к возникновению вращающего момента, который преобразует электрическую энергию в механическую. В генераторах происходит обратный процесс: механическое вращение ротора в магнитном поле статора индуцирует электрический ток в обмотках. В трансформаторах переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле в сердечнике (электромагните), которое, в свою очередь, индуцирует ток во вторичной обмотке, что позволяет изменять напряжение с высокой эффективностью.

Ответ: Электромагниты являются ключевыми элементами электродвигателей, генераторов и трансформаторов, обеспечивая преобразование энергии (электрической в механическую и обратно) и изменение параметров электрического тока.

Реле, контакторы и электромагнитные клапаны

В промышленных системах автоматизации и управления широко используются электромагнитные реле и контакторы. Это коммутационные устройства, управляемые электромагнитом. Подача небольшого управляющего тока на катушку реле создает магнитное поле, которое притягивает якорь, замыкая или размыкая контакты в другой, часто более мощной, электрической цепи. По схожему принципу работают электромагнитные (соленоидные) клапаны, где электромагнит управляет положением запорного элемента (плунжера), дистанционно открывая или закрывая поток жидкостей или газов в технологических трубопроводах.

Ответ: Электромагниты применяются в устройствах автоматики (реле, контакторы) для коммутации электрических цепей и в исполнительных механизмах (клапаны) для управления потоками рабочих сред.

Индукционный нагрев металлов

Технология промышленного индукционного нагрева основана на использовании переменного магнитного поля, создаваемого мощным электромагнитом (индуктором). Это поле индуцирует в токопроводящем изделии (например, металлической заготовке) вихревые токи (токи Фуко). Протекая через материал, обладающий электрическим сопротивлением, эти токи вызывают его интенсивный разогрев по закону Джоуля-Ленца. Метод используется для плавки, закалки, отпуска, пайки и сварки металлов, обеспечивая быстрый, точный, локальный и бесконтактный нагрев.

Ответ: Электромагниты (индукторы) используются для создания переменных магнитных полей, которые осуществляют бесконтактный нагрев металлов в процессах плавки, термообработки и сварки.

Научное и медицинское оборудование

Сверхмощные электромагниты, часто сверхпроводящие, являются неотъемлемой частью сложного научного и медицинского оборудования. В ускорителях заряженных частиц (например, в Большом адронном коллайдере) они используются для создания сильных магнитных полей, которые фокусируют и отклоняют пучки частиц, удерживая их на нужной траектории. В медицине электромагниты создают сильные и чрезвычайно однородные магнитные поля, которые лежат в основе работы магнитно-резонансных томографов (МРТ) — высокоточного метода диагностики для получения детальных изображений внутренних органов и тканей человека.

Ответ: В науке и медицине электромагниты применяются для управления пучками заряженных частиц в ускорителях и для создания сильных магнитных полей в аппаратах МРТ.