Экспериментальное задание 19.2, страница 85 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Экспериментальное задание 19.2

Работаем в паре

Исследование магнитного взаимодействия токов в катушках

Оборудование: источник постоянного тока, две катушки из медного провода, соединительные проводники, ключ, штатив.

Исследуйте магнитное взаимодействие токов двух катушек.

Порядок выполнения задания

1. Подвесьте катушки на их подводящих проводниках так, чтобы плоскости витков катушек были расположены вертикально и параллельно друг другу (рис. 19.9, а).

2. Подключите концы подводящих проводников катушек через ключ к источнику постоянного тока. Замкните ключ и наблюдайте магнитное взаимодействие катушек.

3. Измените полярность подключения концов одной из катушек к источнику тока. Замкните ключ и наблюдайте магнитное взаимодействие катушек.

4. Определите, при каких направлениях токов в катушках они притягиваются друг к другу (рис. 19.9, б), а при каких отталкиваются.

Рис. 19.9

1. Подвесьте катушки на их подводящих проводниках так, чтобы плоскости витков катушек были расположены вертикально и параллельно друг другу (рис. 19.9, а).

На данном этапе выполняется подготовка к эксперименту. Две катушки из медного провода подвешиваются на гибких подводящих проводах. Важно расположить их так, чтобы их плоскости были параллельны, а оси совпадали. В исходном состоянии, как показано на рисунке 19.9, а, ток в катушках равен нулю ($I=0$). Из-за отсутствия тока катушки не проявляют магнитных свойств и не взаимодействуют друг с другом.

Ответ: Экспериментальная установка собрана, катушки висят параллельно друг другу. Магнитное взаимодействие отсутствует, поскольку ток в цепи равен нулю.

2. Подключите концы подводящих проводников катушек через ключ к источнику постоянного тока. Замкните ключ и наблюдайте магнитное взаимодействие катушек.

При замыкании ключа по виткам обеих катушек начинает протекать постоянный электрический ток. Проводник с током создает вокруг себя магнитное поле. Каждая катушка становится электромагнитом с северным (N) и южным (S) полюсами. Магнитные поля катушек начинают взаимодействовать. В зависимости от того, как катушки подключены к источнику тока, токи в них могут быть направлены в одну сторону (сонаправлены) или в разные (противонаправлены). В результате взаимодействия катушки либо притянутся друг к другу, либо оттолкнутся.

Ответ: После замыкания ключа катушки начнут взаимодействовать друг с другом под действием магнитных сил: они либо притянутся, либо оттолкнутся.

3. Измените полярность подключения концов одной из катушек к источнику тока. Замкните ключ и наблюдайте магнитное взаимодействие катушек.

Изменение полярности подключения одной из катушек изменяет направление тока в ней на противоположное. Если до этого токи в обеих катушках были сонаправлены, то теперь они станут противонаправленными. Если же изначально они были противонаправлены, то теперь станут сонаправленными. В результате характер магнитного взаимодействия катушек изменится на противоположный: притяжение сменится отталкиванием, а отталкивание — притяжением.

Ответ: При изменении полярности подключения одной из катушек направление силы магнитного взаимодействия меняется на противоположное.

4. Определите, при каких направлениях токов в катушках они притягиваются друг к другу (рис. 19.9, б), а при каких отталкиваются.

Для определения характера взаимодействия нужно определить направление магнитных полей, создаваемых катушками. Это можно сделать с помощью правила правой руки (для соленоида): если обхватить катушку ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец укажет направление линий магнитного поля внутри катушки, то есть укажет на её северный полюс (N).

Случай 1: Притяжение (как на рис. 19.9, б).

На рисунке 19.9, б показано, что катушки притягиваются. Стрелками на витках показано, что токи в обеих катушках текут в одном направлении (сонаправлены). Применим правило правой руки. Если токи сонаправлены, то катушки обращены друг к другу разноименными полюсами (северный полюс одной катушки смотрит на южный полюс другой). Как известно, разноименные магнитные полюса притягиваются. Следовательно, сонаправленные токи в параллельных катушках вызывают их взаимное притяжение. Это согласуется с более общим правилом, что параллельные токи одного направления притягиваются.

Случай 2: Отталкивание.

Если изменить направление тока в одной из катушек (как в пункте 3), токи станут противонаправленными. В этом случае, согласно правилу правой руки, катушки будут обращены друг к другу одноименными полюсами (северный к северному или южный к южному). Одноименные магнитные полюса отталкиваются. Следовательно, противоположно направленные токи в параллельных катушках вызывают их взаимное отталкивание. Это согласуется с правилом, что параллельные токи противоположных направлений отталкиваются.

Ответ: Катушки притягиваются друг к другу, когда направления токов в них совпадают (токи сонаправлены). Катушки отталкиваются друг от друга, когда направления токов в них противоположны (токи противонаправлены).