Номер 10, страница 158 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

10. Как усилить магнитное действие катушки с током?

9. Как выглядят силовые линии магнитного поля соленоида?

Магнитное поле соленоида (длинной катушки с током) имеет характерную структуру, которая очень похожа на магнитное поле постоянного полосового магнита.

Внутри соленоида, на достаточном удалении от его торцов, силовые линии магнитного поля являются параллельными прямыми, направленными вдоль оси катушки. Густота линий одинакова, что указывает на то, что магнитное поле внутри соленоида является однородным (то есть его величина и направление постоянны во всех точках).

Снаружи соленоида силовые линии представляют собой замкнутые кривые. Они выходят из одного торца соленоида, который является его северным полюсом (N), и входят в другой торец — южный полюс (S). По мере удаления от соленоида поле ослабевает, а силовые линии расходятся все дальше друг от друга.

Все силовые линии магнитного поля являются замкнутыми, они не имеют ни начала, ни конца. Проходя снаружи от северного полюса к южному, они замыкаются внутри соленоида, проходя от южного полюса к северному.

Определить направление силовых линий и, соответственно, расположение полюсов соленоида можно с помощью правила правой руки. Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силовых линий внутри соленоида, то есть укажет на его северный полюс.

Ответ: Силовые линии магнитного поля соленоида внутри него являются параллельными прямыми, что свидетельствует об однородности поля. Снаружи соленоида его поле похоже на поле полосового магнита: силовые линии выходят из северного полюса и входят в южный, образуя замкнутые кривые.

10. Как усилить магнитное действие катушки с током?

Магнитное действие катушки с током (соленоида) характеризуется индукцией магнитного поля $B$, которую она создает. Для длинного соленоида величина индукции магнитного поля внутри него определяется по формуле:

$B = \mu_0 \mu n I$

где $\mu_0$ — магнитная постоянная, $\mu$ — относительная магнитная проницаемость среды (сердечника), $n$ — число витков на единицу длины катушки ($n=N/L$, где $N$ — общее число витков, а $L$ — длина катушки), $I$ — сила тока в витках катушки.

Исходя из этой формулы, можно выделить три основных способа усиления магнитного действия катушки:

1. Увеличить силу тока $I$ в катушке. Магнитное поле прямо пропорционально силе тока, поэтому увеличение тока приводит к пропорциональному усилению поля.

2. Увеличить число витков на единицу длины $n$. Этого можно достичь либо увеличив общее число витков $N$ в катушке при неизменной длине, либо сделав намотку более плотной (уменьшив длину катушки $L$ при том же числе витков).

3. Ввести внутрь катушки сердечник из ферромагнитного материала. Материалы, такие как железо, сталь, никель, кобальт и их сплавы, являются ферромагнетиками. Они имеют очень высокую относительную магнитную проницаемость $\mu$ (может достигать значений в несколько сотен и даже тысяч). Введение такого сердечника внутрь катушки многократно усиливает создаваемое ею магнитное поле. Катушка с током и железным сердечником внутри называется электромагнитом.

Ответ: Чтобы усилить магнитное действие катушки с током, необходимо: 1) увеличить силу тока в катушке; 2) увеличить число витков на единицу ее длины; 3) ввести внутрь катушки сердечник из ферромагнитного материала (например, железа).