Вариант 10, страница 93 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-11. Электромагнитные явления - страница 93.

Условие.

Вариант 10

1. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но не из железа?

2. Параллельные провода, по которым идут токи в противоположном направлении, отталкиваются. Объясните это, применяя правило буравчика и правило левой руки. Сделайте пояснительный чертёж.

3. Трансформатор понижает напряжение с 240 В до 120 В. Рассчитайте количество витков во вторичной обмотке трансформатора, если первичная обмотка содержит 80 витков.

Решение.

1. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но не из железа?

Основной рабочий элемент компаса — это лёгкая магнитная стрелка, которая свободно вращается и ориентируется вдоль линий магнитного поля Земли, указывая на северный и южный магнитные полюса. Для правильной работы компаса необходимо, чтобы на стрелку не влияли никакие посторонние магнитные поля, кроме земного.

Железо является ферромагнетиком. Это означает, что оно способно сильно намагничиваться и создавать собственное мощное магнитное поле. Если корпус компаса будет сделан из железа, он будет искажать магнитное поле Земли вокруг себя или сам станет постоянным магнитом. В результате магнитная стрелка будет взаимодействовать с магнитным полем корпуса, а не с полем Земли, и будет показывать неверное направление.

Материалы, такие как медь, алюминий и пластмасса, не являются ферромагнетиками. Медь и алюминий — парамагнетики, а пластмасса — диамагнетик. Их магнитные свойства выражены чрезвычайно слабо, и они практически не взаимодействуют с магнитной стрелкой и не искажают магнитное поле Земли. Поэтому их использование не мешает правильной работе компаса.

Ответ: Корпус компаса не делают из железа, потому что железо — ферромагнетик, который создает собственное магнитное поле и искажает магнитное поле Земли, что приводит к неверным показаниям компаса. Используются материалы (медь, алюминий, пластмасса), которые не обладают сильными магнитными свойствами и не влияют на работу магнитной стрелки.

2. Параллельные провода, по которым идут токи в противоположном направлении, отталкиваются. Объясните это, применяя правило буравчика и правило левой руки. Сделайте пояснительный чертёж.

Взаимодействие двух параллельных проводов с током объясняется тем, что каждый провод создает вокруг себя магнитное поле, которое действует с силой Ампера на другой провод.

Рассмотрим два параллельных провода, провод 1 и провод 2. Пусть по проводу 1 течет ток $I_1$ (направлен вверх), а по проводу 2 — ток $I_2$ (направлен вниз).

1. Определим направление магнитного поля, создаваемого проводом 1 в точке, где находится провод 2.
Применим правило буравчика (или правило правой руки). Если направить большой палец правой руки по направлению тока $I_1$ (вверх), то согнутые пальцы укажут направление линий магнитной индукции $B_1$. В области, где находится провод 2, эти линии будут направлены от нас, за плоскость чертежа.

2. Определим направление силы, действующей на провод 2.
Теперь провод 2 с током $I_2$ (направлен вниз) находится в магнитном поле $B_1$ (направлено от нас). Применим правило левой руки. Расположим левую руку так, чтобы линии индукции $B_1$ входили в ладонь (ладонью к нам), а четыре вытянутых пальца были направлены по току $I_2$ (вниз). Тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера $F_{12}$, действующей на провод 2. Эта сила будет направлена вправо, то есть в сторону от провода 1.

3. Аналогично определим силу, действующую на провод 1.
Провод 2 с током $I_2$ (вниз) создает свое магнитное поле $B_2$. По правилу буравчика, в области провода 1 это поле также будет направлено от нас, за плоскость чертежа. Теперь применим правило левой руки для провода 1, по которому течет ток $I_1$ (вверх), в поле $B_2$ (от нас). Расположим левую руку так, чтобы линии $B_2$ входили в ладонь, а четыре пальца указывали направление тока $I_1$ (вверх). Большой палец укажет направление силы $F_{21}$, которая будет направлена влево, то есть в сторону от провода 2.

Таким образом, силы, действующие на провода, направлены в противоположные стороны друг от друга, что означает, что провода отталкиваются.

Пояснительный чертёж:

Ответ: Каждый провод создает магнитное поле, которое действует на другой. По правилу буравчика, магнитные поля обоих проводов в месте расположения соседнего провода направлены в одну сторону (от нас). Применение правила левой руки показывает, что сила, действующая на первый провод, направлена от второго, а сила, действующая на второй, — от первого, что приводит к их взаимному отталкиванию.

3. Трансформатор понижает напряжение с 240 В до 120 В. Рассчитайте количество витков во вторичной обмотке трансформатора, если первичная обмотка содержит 80 витков.

Дано:
Напряжение на первичной обмотке $U_1 = 240 \text{ В}$
Напряжение на вторичной обмотке $U_2 = 120 \text{ В}$
Количество витков в первичной обмотке $N_1 = 80$

Найти:

Количество витков во вторичной обмотке $N_2$

Решение

Для идеального трансформатора отношение напряжений на обмотках равно отношению числа витков в них. Это выражается формулой:

$\frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2}$

Выразим из этой формулы искомое количество витков во вторичной обмотке $N_2$:

$N_2 = N_1 \cdot \frac{U_2}{U_1}$

Подставим известные значения в формулу:

$N_2 = 80 \cdot \frac{120 \text{ В}}{240 \text{ В}} = 80 \cdot 0.5 = 40$

Таким образом, вторичная обмотка содержит 40 витков.

Ответ: количество витков во вторичной обмотке трансформатора равно 40.