Номер 14.13, страница 66 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 14. Электрический ток. Действия электрического тока - номер 14.13, страница 66.

Условие.

14.13. Приведите примеры магнитного действия тока. Чем оно отличается от других действий тока? Где используют это различие?

Решение.

Приведите примеры магнитного действия тока.
Магнитное действие тока заключается в том, что электрический ток всегда создает в окружающем пространстве магнитное поле. Это одно из фундаментальных проявлений тока.
Основные примеры магнитного действия тока:
1. Опыт Эрстеда: отклонение стрелки магнитного компаса, помещенной рядом с проводником, при пропускании через него электрического тока. Это доказывает существование магнитного поля вокруг проводника.
2. Электромагниты: катушка с проводом (соленоид), по которой протекает ток, ведет себя как постоянный магнит. Если внутрь катушки поместить железный сердечник, магнитное поле многократно усиливается. Электромагниты применяются в электрических реле, звонках, замках, грузоподъемных кранах, ускорителях частиц.
3. Взаимодействие токов: два параллельных проводника с током взаимодействуют друг с другом: притягиваются, если токи сонаправлены, и отталкиваются, если направлены в противоположные стороны.
4. Электродвигатели: их работа основана на действии силы (силы Ампера) со стороны магнитного поля на рамку с током, что заставляет ее вращаться. Это прямое использование магнитного действия для преобразования электрической энергии в механическую.
Ответ: Примерами магнитного действия тока являются создание магнитного поля вокруг проводника с током, работа электромагнитов, взаимодействие параллельных токов и принцип действия электродвигателей.

Чем оно отличается от других действий тока?
Помимо магнитного, ток может оказывать тепловое, химическое и физиологическое действия. Отличия магнитного действия от основных (теплового и химического) заключаются в следующем:
1. Универсальность. Магнитное действие сопровождает любой электрический ток, вне зависимости от среды его протекания (металлы, полупроводники, электролиты, газы, вакуум). Химическое действие проявляется только в проводниках второго рода — электролитах (растворах и расплавах солей, кислот, щелочей). Тепловое действие также почти универсально, но оно отсутствует в сверхпроводниках.
2. Зависимость от направления тока. Направление линий магнитного поля и направление магнитной силы напрямую зависят от направления тока (определяется по правилу буравчика или правилу правой руки). В то же время тепловое действие от направления тока не зависит, так как количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату силы тока ($Q = I^2Rt$).
3. Характер проявления. Магнитное действие проявляется вовне проводника, создавая силовое поле в пространстве. Тепловое действие — это внутренний процесс в проводнике, связанный с преобразованием электрической энергии во внутреннюю энергию. Химическое действие связано с переносом и преобразованием вещества.
Ответ: Магнитное действие, в отличие от теплового, зависит от направления тока, а в отличие от химического, является универсальным для любой проводящей среды. Оно проявляется как внешнее силовое поле, а не как внутреннее преобразование энергии или вещества.

Где используют это различие?
Это различие имеет принципиальное значение в электротехнике и используется во многих устройствах.
1. Электрические машины и аппараты. В электродвигателях, генераторах, трансформаторах и электромагнитах используется именно магнитное действие тока. Тепловое действие в них является нежелательным побочным эффектом, который приводит к потерям энергии и износу изоляции, поэтому с ним борются с помощью систем охлаждения. Таким образом, вся конструкция этих устройств направлена на усиление полезного магнитного эффекта и ослабление вредного теплового.
2. Устройства защиты электрических сетей. Различие между тепловым и магнитным действием легло в основу создания комбинированных автоматических выключателей, которые защищают сети и от перегрузок, и от токов короткого замыкания.
- Тепловой расцепитель (обычно биметаллическая пластина) использует тепловое действие тока. Он срабатывает с задержкой по времени, когда ток незначительно, но длительно превышает норму (перегрузка), вызывая нагрев пластины и ее изгиб.
- Электромагнитный расцепитель (соленоид) использует магнитное действие. Он срабатывает практически мгновенно при резком и многократном увеличении тока (короткое замыкание), так как возникающее сильное магнитное поле втягивает сердечник, который размыкает контакты.
Ответ: Это различие используется в электродвигателях и трансформаторах, где полезным является магнитное действие, а тепловое — вредным. Также оно используется в автоматических выключателях, где тепловой расцепитель защищает от перегрузок, а электромагнитный — от коротких замыканий.