Номер ?1, страница 132, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 7. Магнитное поле. Параграф 78. Лабораторные и исследовательские работы. Вопросы для обсуждения - номер ?1, страница 132.

Условие.

Как можно обнаружить провод с током, если он находится под землёй или зацементирован в полу? Считайте, что используемые вами приборы обладают нужной чувствительностью.

Решение.

Провод с электрическим током создает вокруг себя магнитное поле. Это поле способно проникать сквозь диэлектрические и слабомагнитные среды, такие как грунт или бетон, практически не ослабевая. Следовательно, для обнаружения провода можно использовать приборы, чувствительные к магнитному полю. Метод обнаружения будет зависеть от того, какой ток течет по проводу — постоянный или переменный.

1. Если ток постоянный (DC). Постоянный ток создает статичное (неизменное во времени) магнитное поле. Такое поле можно обнаружить с помощью чувствительного магнитного компаса или магнитометра. Вдали от провода стрелка компаса указывает на магнитный полюс Земли. При приближении к месту, где под землей или в полу проложен провод, его магнитное поле будет взаимодействовать с полем Земли и вызовет отклонение стрелки компаса. Перемещая компас по поверхности и отмечая точки максимального отклонения, можно определить местоположение провода.

2. Если ток переменный (AC). Переменный ток, используемый в бытовых электросетях, создает переменное во времени магнитное поле. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, переменное магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в любом замкнутом проводящем контуре, помещенном в это поле. Для обнаружения провода с переменным током можно использовать индукционный датчик, представляющий собой катушку с большим числом витков, подключенную к чувствительному измерительному прибору (например, вольтметру переменного тока или специальному усилителю). При перемещении такой катушки над проводом переменное магнитное поле будет создавать в ней ЭДС индукции $ \mathcal{E}_{инд} = -N \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $, где $\text{N}$ — число витков в катушке, а $ \frac{\Delta\Phi}{\Delta t} $ — скорость изменения магнитного потока. Прибор зафиксирует появление этой ЭДС, и сигнал будет максимальным, когда катушка находится непосредственно над проводом. На этом принципе основана работа большинства детекторов скрытой проводки.

Ответ: Провод с током можно обнаружить по создаваемому им магнитному полю. Если ток в проводе постоянный, используется чувствительный магнитный компас, стрелка которого отклоняется над проводом. Если ток переменный, используется индукционный датчик (катушка), в котором переменное магнитное поле провода будет индуцировать электрический сигнал, регистрируемый прибором.