Номер 18, страница 163 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

18. Изготовлен электромагнит с двумя одинаковыми катушками, надетыми на U-образный сердечник (рис. И2). В первом опыте токи в катушках имеют одинаковое направление, во втором имеют противоположное направление при той же силе тока. В каком опыте электромагнит способен поднять больший груз?

1) в первом

2) во втором

3) в первом и во втором способен поднять одинаковый груз

Рис. И2

Решение

Подъемная сила электромагнита зависит от силы создаваемого им магнитного поля. Чтобы электромагнит обладал максимальной подъемной силой, необходимо создать как можно более сильное магнитное поле в пространстве между его полюсами, куда помещается поднимаемый груз.

Для U-образного электромагнита максимальная сила достигается тогда, когда магнитные поля от обеих катушек складываются, создавая единый магнитный поток, который проходит по всему сердечнику. Это происходит, когда на концах сердечника образуются разноименные полюсы: один северный (N), а другой — южный (S). В этом случае магнитные силовые линии выходят из северного полюса, замыкаются через притягиваемый предмет на южный полюс и далее проходят через сам сердечник, создавая сильное поле и, как следствие, большую силу притяжения.

Рассмотрим два случая, описанных в задаче:

1. В первом опыте токи в катушках имеют одинаковое направление. Это означает, что катушки включены согласованно. При таком включении (с учётом направления намотки, которое обычно делают противоположным для двух "ножек" сердечника) магнитные потоки катушек в сердечнике складываются. В результате на одном конце сердечника формируется северный полюс, а на другом — южный. Это создает сильное внешнее магнитное поле, способное притягивать и удерживать тяжелые ферромагнитные грузы.

2. Во втором опыте токи имеют противоположное направление. Это соответствует встречному включению катушек. Магнитные поля, создаваемые катушками, будут направлены навстречу друг другу и будут взаимно ослаблять (компенсировать) друг друга. В результате на обоих концах сердечника образуются одноименные полюсы (например, два северных). Магнитные силовые линии от таких полюсов будут отталкиваться, а суммарное внешнее магнитное поле электромагнита будет очень слабым. Соответственно, подъемная сила в этом случае будет минимальной.

Таким образом, электромагнит способен поднять значительно больший груз в первом опыте, когда создается сильное, сконцентрированное магнитное поле.

Ответ: 1) в первом.