Номер 20.29, страница 100 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 20. Магнитные взаимодействия. Магнитное поле - номер 20.29, страница 100.

Условие.

20.29. Каким образом можно усилить магнитное поле катушки с током?

Решение.

Магнитное поле, создаваемое катушкой с током (также называемой соленоидом), можно усилить, воздействуя на параметры, от которых оно зависит. Индукция магнитного поля внутри длинного соленоида определяется по формуле:

$B = \mu_0 \mu n I$

где $\text{B}$ – индукция магнитного поля, $\mu_0$ – магнитная постоянная, $\mu$ – относительная магнитная проницаемость вещества сердечника, $\text{n}$ – число витков на единицу длины катушки ($n = N/L$), а $\text{I}$ – сила тока в обмотке катушки.

Из анализа этой формулы можно выделить три основных способа усиления магнитного поля:

Увеличение силы тока

Индукция магнитного поля $\text{B}$ прямо пропорциональна силе тока $\text{I}$. Таким образом, увеличивая силу тока, протекающего по обмотке катушки, мы пропорционально увеличиваем и индукцию создаваемого магнитного поля. На практике это можно сделать, например, за счет увеличения напряжения источника тока.

Увеличение плотности намотки витков

Магнитное поле также прямо пропорционально числу витков на единицу длины катушки, $n = N/L$, где $\text{N}$ – общее число витков, а $\text{L}$ – длина катушки. Следовательно, для усиления поля можно либо увеличить общее число витков $\text{N}$ (намотать больше слоев провода), либо уменьшить длину катушки $\text{L}$ при том же числе витков (сделать намотку более плотной).

Использование ферромагнитного сердечника

Величина индукции магнитного поля сильно зависит от относительной магнитной проницаемости $\mu$ среды внутри катушки. Для вакуума или воздуха $\mu$ приблизительно равна 1. Однако если внутрь катушки поместить сердечник из ферромагнитного материала (например, из мягкого железа), то его магнитная проницаемость будет в сотни или даже тысячи раз больше единицы ($\mu \gg 1$). Это приведет к многократному усилению магнитного поля катушки.

Ответ: Магнитное поле катушки с током можно усилить тремя способами: 1) увеличить силу тока в катушке; 2) увеличить число витков на единицу длины (то есть увеличить общее число витков или сделать намотку более плотной); 3) ввести внутрь катушки сердечник из ферромагнитного материала (например, железа).