Вопросы, страница 80 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Вопросы

1. Каково назначение железного сердечника в катушке?

2. Каково назначение пружины?

3. Будет ли работать звонок при изменении полярности подключения выводов катушки к источнику тока? Проверьте правильность вашего ответа на опыте.

1. Каково назначение железного сердечника в катушке?

Железный сердечник в катушке, которая используется в электромагнитных устройствах, таких как электрический звонок, выполняет функцию усиления магнитного поля. Железо является ферромагнетиком — материалом с высокой магнитной проницаемостью. Когда по обмотке катушки пропускают электрический ток, она создает вокруг себя магнитное поле. Если внутри катушки находится железный сердечник, он под действием этого поля сильно намагничивается, и его собственное магнитное поле складывается с полем катушки.

В результате суммарное магнитное поле многократно усиливается. Магнитная индукция $\text{B}$ соленоида (катушки) с сердечником определяется формулой $B = \mu\mu_0 nI$, где $\mu_0$ — магнитная постоянная, $\text{n}$ — число витков на единицу длины, $\text{I}$ — сила тока, а $\mu$ — относительная магнитная проницаемость материала сердечника. Для железа значение $\mu$ может достигать нескольких тысяч, что и обеспечивает значительное усиление.

Таким образом, основное назначение железного сердечника — создать на основе катушки сильный электромагнит, который способен притягивать якорь с молоточком звонка со значительной силой. Без сердечника магнитное поле было бы слишком слабым для эффективной работы устройства.

Ответ: Железный сердечник необходим для многократного усиления магнитного поля, создаваемого катушкой при прохождении через нее электрического тока, что позволяет создать мощный электромагнит.

2. Каково назначение пружины?

В конструкции электрического звонка пружина (или упругая пластина, к которой прикреплен якорь с молоточком) выполняет ключевую роль в обеспечении автоколебательного режима работы. Её назначение двойственно:

1. Возврат якоря в исходное положение. Когда цепь замкнута, ток течет через электромагнит, который притягивает к себе якорь. Молоточек ударяет по чаше звонка. В этот же момент якорь размыкает контакт, прерывая электрическую цепь. Ток в катушке прекращается, электромагнит отключается. Сила упругости пружины, которая была растянута (или согнута), возвращает якорь и молоточек в первоначальное положение.

2. Возобновление электрического контакта. Возвращаясь в исходное положение под действием пружины, якорь снова замыкает прерыватель. Ток вновь начинает течь по катушке, электромагнит активируется, и весь цикл повторяется снова.

Благодаря пружине система совершает быстрые колебания, заставляя молоточек многократно ударять по чаше, что и создает характерный дребезжащий звук звонка, пока нажата кнопка.

Ответ: Пружина возвращает якорь с молоточком в исходное положение после того, как электромагнит отключается, и тем самым замыкает электрическую цепь для возобновления цикла работы звонка.

3. Будет ли работать звонок при изменении полярности подключения выводов катушки к источнику тока? Проверьте правильность вашего ответа на опыте.

Да, звонок будет работать. Принцип действия электромагнитного звонка основан на способности электромагнита притягивать к себе ферромагнитные материалы (в данном случае, железный якорь).

Изменение полярности подключения к источнику постоянного тока приведет к изменению направления тока в обмотке катушки. Согласно правилу буравчика (или правилу правой руки), это вызовет смену магнитных полюсов электромагнита: северный полюс станет южным, и наоборот.

Однако на работу звонка это не повлияет. Якорь сделан из магнито-мягкого железа, которое не является постоянным магнитом. Такой материал притягивается к любому полюсу магнита. Сила притяжения зависит от величины магнитного поля, а не от его направления (полярности). Поскольку при смене полярности источника тока абсолютная величина тока в цепи не изменится, то и сила электромагнита останется прежней. Он так же будет притягивать якорь, размыкать цепь, а пружина так же будет возвращать его обратно. Весь рабочий цикл звонка сохранится без изменений.

Экспериментальная проверка подтверждает этот вывод. Если подключить электрический звонок к источнику постоянного тока (например, батарейке), он начнет звонить. Если после этого поменять местами провода на клеммах источника тока, звонок продолжит работать точно так же.

Ответ: Да, звонок будет работать, так как электромагнит притягивает железный якорь независимо от своей полярности (направления магнитного поля).