Номер 20.35, страница 100 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 20. Магнитные взаимодействия. Магнитное поле - номер 20.35, страница 100.

Условие.

20.35. Однажды на рейде Пальмы, главного порта Майорки, появилось французское военное судно «Ля-Ралейн» (рис. 84). Состояние его было настолько жалким, что корабль едва дошел до причала. Когда команда сошла на берег и уступила палубу нескольким французским ученым, в том числе двадцатидвухлетнему Араго, выяснилось, что корабль разрушен молнией. Пока члены комиссии осматривали судно, покачивая головами при виде обгоревших мачт и надстроек, Араго поспешил к компасам и там увидел примерно то, что ожидал: стрелки компасов указывали в разные стороны... Какой вывод сделал Араго из увиденного на корабле?

Рис. 84

Решение.

Франсуа Араго, будучи физиком, занимавшимся изучением электромагнитных явлений, знал о связи между электричеством и магнетизмом. Он понимал, что молния — это не что иное, как мощнейший электрический разряд, то есть очень сильный, хотя и кратковременный, электрический ток.

Согласно законам электродинамики, любой электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Сила этого поля напрямую зависит от силы тока. Так как ток молнии имеет колоссальную величину, создаваемое ею магнитное поле является чрезвычайно сильным.

В конструкции парусного военного судна того времени использовалось большое количество железа и стали — материалов, являющихся ферромагнетиками. Ферромагнетики обладают свойством сильно намагничиваться при попадании во внешнее магнитное поле и, что важно, сохранять эту намагниченность даже после того, как внешнее поле исчезнет (явление остаточной намагниченности).

Когда молния ударила в корабль, её ток, проходя через корпус и оснастку, создал мощное магнитное поле. Это поле намагнитило все железные и стальные детали судна: гвозди, пушки, якоря, такелажные элементы и т.д. Поскольку путь разряда молнии был сложным и разветвлённым, различные металлические части корабля намагнитились по-разному и в разных направлениях. В результате корабль превратился в совокупность множества постоянных магнитов с хаотично ориентированными полюсами.

Магнитный компас работает, ориентируя свою стрелку вдоль силовых линий окружающего магнитного поля. В нормальных условиях это — относительно слабое магнитное поле Земли. Однако на корабле, пораженном молнией, намагниченные части судна создали свои собственные локальные магнитные поля, которые во много раз превосходили по силе земное. В каждой точке палубы результирующее магнитное поле имело своё, отличное от других, направление.

Поэтому Араго, подойдя к компасам, ожидал и увидел, что их стрелки указывают в совершенно разные стороны. Каждая стрелка просто выровнялась по направлению сильного локального магнитного поля, создаваемого ближайшими намагниченными железными частями корабля, полностью игнорируя слабое магнитное поле Земли. Это наблюдение стало прямым подтверждением его гипотезы.

Ответ: Араго сделал вывод, что удар молнии (мощный электрический ток) создал вокруг себя сильное магнитное поле, которое необратимо намагнитило многочисленные железные части корабля. В результате судно само превратилось в большой постоянный магнит со сложным, неоднородным полем, которое во много раз превышало по силе магнитное поле Земли. Именно это аномальное поле заставило стрелки компасов в разных местах корабля указывать в случайных направлениях, что и послужило для Араго доказательством его теории о природе произошедшего.