Номер 5, страница 208 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Магнитные явления. Параграф 50. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Вопросы - номер 5, страница 208.

Условие.

5. Опишите опыт, в котором с помощью магнитного поля можно получить электрический ток.

Решение.

4. Сформулируйте правило левой руки.

Правило левой руки используется для определения направления силы, действующей на проводник с током или на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле.

Формулировка для силы Ампера (действующей на проводник с током):
Если левую руку расположить так, чтобы линии вектора магнитной индукции ($ \vec{B} $) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока ($\text{I}$) в проводнике, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера ($ \vec{F}_A $), действующей на этот проводник.

Формулировка для силы Лоренца (действующей на движущийся заряд):
Если левую руку расположить так, чтобы линии вектора магнитной индукции ($ \vec{B} $) входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по вектору скорости ($ \vec{v} $) движущейся положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление действующей на неё силы Лоренца ($ \vec{F}_L $). Если частица заряжена отрицательно, то четыре пальца следует направить в сторону, противоположную вектору скорости.

Ответ: Правило левой руки гласит: если расположить левую руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по току (или по направлению движения положительного заряда), то отогнутый большой палец покажет направление силы (Ампера или Лоренца), действующей со стороны магнитного поля.

5. Опишите опыт, в котором с помощью магнитного поля можно получить электрический ток.

Этот опыт демонстрирует явление электромагнитной индукции, открытое Майклом Фарадеем. Для его проведения понадобятся: катушка (соленоид), чувствительный гальванометр (прибор для обнаружения слабого тока) и постоянный полосовой магнит.

Ход опыта:

1. Концы катушки подключают к клеммам гальванометра, образуя замкнутую электрическую цепь. Вначале, когда магнит и катушка неподвижны относительно друг друга, стрелка гальванометра находится на нулевой отметке, показывая отсутствие тока.
2. Начинаем вдвигать магнит, например, северным полюсом, внутрь катушки. В этот момент стрелка гальванометра отклоняется, что свидетельствует о появлении в цепи электрического тока. Этот ток называют индукционным.
3. Если остановить движение магнита, оставив его внутри катушки, стрелка гальванометра немедленно вернется к нулю. Ток прекращается.
4. Начинаем выдвигать магнит из катушки. Стрелка гальванометра снова отклоняется, но уже в противоположную сторону. Это означает, что в цепи опять возник ток, но его направление изменилось на противоположное.

Вывод из опыта: электрический ток в замкнутом проводящем контуре возникает при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Чем быстрее изменяется магнитный поток (например, чем быстрее движется магнит), тем больше величина индукционного тока.

Ответ: Опыт по явлению электромагнитной индукции: если вдвигать или выдвигать постоянный магнит из катушки, замкнутой на гальванометр, в ней возникает электрический (индукционный) ток, который регистрируется прибором. Ток существует только во время относительного движения магнита и катушки, то есть когда меняется магнитный поток, пронизывающий витки катушки.

6. Как устроен генератор постоянного тока?

Генератор постоянного тока — это устройство, которое преобразует механическую энергию вращения в электрическую энергию постоянного тока. Его работа основана на явлении электромагнитной индукции. Основные части генератора:

• Статор (индуктор) — неподвижная часть генератора, предназначенная для создания постоянного магнитного поля. Он может состоять из одного или нескольких постоянных магнитов или электромагнитов (катушек с током — обмотки возбуждения), создающих полюса (северный N и южный S).
• Ротор (якорь) — вращающаяся часть генератора, расположенная в магнитном поле статора. Он состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали (для уменьшения потерь на вихревые токи), и обмотки якоря — проводящих витков, в которых при вращении индуцируется электродвижущая сила (ЭДС).
• Коллектор (коллекторно-щеточный узел) — это ключевой элемент, отличающий генератор постоянного тока от генератора переменного тока. Он состоит из:
  • Коллектора: набора изолированных друг от друга медных пластин (ламелей), образующих цилиндр. Коллектор жестко закреплен на валу ротора и вращается вместе с ним. Каждый конец витка обмотки якоря припаян к своей ламели.
  • Щеток: неподвижных контактов (обычно из графита), которые прижаты к вращающемуся коллектору. Щетки служат для съема электрического тока с обмотки якоря и передачи его во внешнюю цепь.

Принцип действия: при вращении якоря внешними силами его обмотка пересекает магнитные силовые линии статора. В обмотке индуцируется переменная по направлению ЭДС. Однако в тот момент, когда направление ЭДС в обмотке меняется на противоположное, щетки благодаря коллектору переходят на соседние ламели. В результате этого механического выпрямления полярность на щетках остается неизменной, и во внешнюю цепь поступает пульсирующий ток одного направления.

Ответ: Генератор постоянного тока состоит из неподвижного статора, создающего магнитное поле, и вращающегося ротора (якоря) с обмоткой, в которой наводится ЭДС. Его главной особенностью является наличие коллектора — специального переключателя, который вместе с неподвижными щетками преобразует (выпрямляет) переменную ЭДС, возникающую в обмотке якоря, в постоянный по направлению (пульсирующий) ток во внешней электрической цепи.