Номер 778, страница 122 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Действие магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки. Индукция магнитного поля. Электрический двигатель - номер 778, страница 122.

Условие.

778. Почему струя расплавленного металла при пропускании по ней электрического тока сужается? Какое применение может иметь это явление в металлургии?

Решение.

Почему струя расплавленного металла при пропускании по ней электрического тока сужается?
Струя расплавленного металла является проводником электрического тока. Эту струю можно мысленно представить как совокупность множества параллельных элементарных струек тока, по которым ток течет в одном направлении. Согласно закону взаимодействия токов (закону Ампера), параллельные проводники с токами, текущими в одном направлении, притягиваются друг к другу. Взаимное притяжение всех этих элементарных струек тока создает магнитное давление, направленное радиально к оси струи. Это давление сжимает (сужает) струю расплавленного металла. Данное явление называется пинч-эффектом (от английского слова pinch — сжатие).
Ответ: Струя расплавленного металла сужается из-за взаимного притяжения параллельных токов, протекающих внутри нее. Это явление, известное как пинч-эффект, создает магнитное давление, которое направлено к центру струи и сжимает ее.

Какое применение может иметь это явление в металлургии?
Пинч-эффект находит важное применение в металлургии и связанных с ней технологиях, так как позволяет управлять расплавленным металлом без прямого контакта. Основные области применения:
1. Бесконтейнерная плавка и левитация. Магнитное давление может уравновешивать силу тяжести, позволяя плавить и удерживать металл в "подвешенном" состоянии. Это предотвращает загрязнение расплава материалом тигля, что критически важно для получения сверхчистых или химически активных металлов.
2. Электромагнитная формовка и литье. Управляя конфигурацией магнитного поля, можно придавать струе расплавленного металла необходимую форму (например, стержня или трубы) в процессе кристаллизации.
3. Перемешивание расплавов. Использование переменных или вращающихся магнитных полей, вызывающих пинч-эффект, позволяет эффективно перемешивать компоненты расплава для получения однородных сплавов.
4. Очистка металлов. Пинч-эффект может применяться в установках зонной плавки для удержания узкой расплавленной зоны, которая, перемещаясь вдоль слитка, собирает в себе примеси и очищает основную массу металла.
Ответ: Это явление используется в металлургии для бесконтейнерной плавки (чтобы избежать загрязнения), для электромагнитной формовки изделий из расплава, для перемешивания компонентов сплавов, а также для очистки металлов методом зонной плавки.