Номер 7, страница 31 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Электрические явления. ТЗ-14. Электромагнитные явления - номер 7, страница 31.

Условие.

7. Почему магнитное действие катушки, по которой идёт ток, усиливается, когда в неё вводят железный сердечник?

Решение.

Магнитное действие катушки с током усиливается при введении в нее железного сердечника, потому что железо является ферромагнетиком. Ферромагнетики обладают свойством сильно намагничиваться, попадая во внешнее магнитное поле, и тем самым многократно усиливать его.

Этот процесс можно объяснить поэтапно:

1. Внутренняя структура железа
Железо, как и другие ферромагнитные материалы, состоит из микроскопических областей спонтанной намагниченности, называемых магнитными доменами. Внутри каждого домена магнитные моменты атомов сонаправлены, и домен ведет себя как крошечный постоянный магнит. Однако в обычном куске железа эти домены ориентированы хаотично, поэтому их магнитные поля взаимно компенсируют друг друга, и материал в целом не проявляет магнитных свойств.

2. Воздействие поля катушки
Когда по виткам катушки протекает электрический ток, она создает магнитное поле. Если в это поле, внутрь катушки, поместить железный сердечник, то поле катушки начнет воздействовать на магнитные домены в железе.

3. Намагничивание сердечника
Под действием внешнего магнитного поля катушки домены в железе начинают переориентироваться: их границы смещаются, а сами домены поворачиваются так, чтобы их собственные магнитные поля были направлены вдоль линий внешнего поля. В результате почти все домены выстраиваются в одном направлении, и железный сердечник сам превращается в сильный магнит.

4. Усиление результирующего поля
Собственное магнитное поле, созданное намагниченным сердечником, направлено в ту же сторону, что и исходное поле катушки. Эти два поля складываются. Поскольку поле, создаваемое намагниченным железом, может быть в сотни и даже тысячи раз сильнее поля самой катушки, результирующее (суммарное) магнитное поле значительно усиливается. Способность вещества усиливать магнитное поле характеризуется его относительной магнитной проницаемостью $ \mu $. Для железа $ \mu \gg 1 $. Если поле катушки без сердечника равно $ B_0 $, то с сердечником оно становится $ B = \mu \cdot B_0 $.

Ответ: При введении железного сердечника в катушку с током ее магнитное действие усиливается, потому что внешнее магнитное поле катушки упорядочивает внутренние микромагниты (домены) в железе. В результате сердечник сам становится сильным магнитом, его собственное поле складывается с полем катушки и многократно увеличивает суммарное магнитное поле.