Номер 12, страница 158 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

*12. Из каких элементов вы бы изготовили самодельный магнит? Где его можно применить?

11. Магнитное поле электромагнита сильнее поля соленоида по той причине, что электромагнит, в отличие от простого соленоида (катушки с током), содержит внутри себя сердечник из ферромагнитного материала, например, из железа.

Соленоид — это катушка из проволоки, по которой протекает электрический ток. Этот ток создает магнитное поле, индукция которого $B_{соленоид}$ внутри длинного соленоида определяется формулой: $B_{соленоид} = \mu_0 n I$, где $\mu_0$ — магнитная постоянная, $n$ — число витков на единицу длины катушки, а $I$ — сила тока.

Когда внутрь соленоида помещают ферромагнитный сердечник, он под действием внешнего магнитного поля катушки сам намагничивается. Внутренняя структура ферромагнетика состоит из доменов — микроскопических областей с уже существующими, но хаотично направленными магнитными полями. Внешнее поле соленоида ориентирует эти домены в одном направлении. Их собственные магнитные поля складываются, создавая очень сильное внутреннее магнитное поле, которое суммируется с исходным полем соленоида.

В результате суммарное магнитное поле электромагнита $B_{электромагнит}$ становится значительно сильнее и описывается формулой: $B_{электромагнит} = \mu \mu_0 n I$. Здесь $\mu$ — это относительная магнитная проницаемость материала сердечника. Для ферромагнетиков, таких как железо или его сплавы, значение $\mu$ может достигать нескольких сотен или даже тысяч ($\mu \gg 1$).

Таким образом, за счет намагничивания сердечника магнитное поле электромагнита усиливается в $\mu$ раз по сравнению с полем "пустого" соленоида при тех же параметрах тока и катушки.

Ответ: Магнитное поле электромагнита сильнее поля соленоида, потому что ферромагнитный сердечник, помещенный внутрь катушки с током, сам сильно намагничивается, и его собственное магнитное поле складывается с полем катушки, многократно усиливая результирующее поле.

*12.

Для изготовления самодельного магнита (в бытовых условиях проще всего изготовить именно электромагнит, а не постоянный магнит) потребуются следующие элементы:

1. Источник тока: Это может быть обычная батарейка (например, типа D, AA или "Крона" на 9В) или лабораторный блок питания, выдающий безопасное низкое напряжение. Источник тока необходим для создания электрического тока в обмотке.

2. Сердечник: Длинный предмет из ферромагнитного материала. Идеально подходят железный гвоздь, стальной болт или любой другой стержень из мягкого железа. Этот материал хорошо намагничивается и так же легко размагничивается при отключении тока.

3. Обмотка: Изолированный медный провод. Часто используют специальный обмоточный провод, покрытый тонким слоем эмалевого лака. Изоляция нужна, чтобы витки провода не замыкались между собой. Чем больше витков провода намотать на сердечник, тем сильнее будет магнит.

Процесс сборки прост: нужно плотно намотать провод на сердечник, оставив свободными концы. Затем зачистить изоляцию на концах провода и подключить их к полюсам источника тока. Как только ток потечет по проводу, сердечник станет магнитом.

Применить такой самодельный магнит можно в следующих целях:

• В образовательных целях: Для наглядной демонстрации явления электромагнетизма, связи электричества и магнетизма. Можно показать, как магнитное поле появляется при включении тока и исчезает при его выключении.

• Для развлечения и простых опытов: Использовать его для подъема мелких металлических предметов (скрепок, гвоздиков, металлической стружки). Это может быть частью игры или простого приспособления для сбора рассыпанных деталей.

• Как компонент более сложных устройств: Самодельный электромагнит может стать основой для создания простейшего электродвигателя, электромагнитного реле (устройство, где слабый ток управляет включением сильного тока в другой цепи), телеграфа или электрического звонка.

Ответ: Самодельный магнит (электромагнит) можно изготовить из источника тока (батарейки), железного сердечника (гвоздя) и изолированного медного провода. Применить его можно для демонстрации принципов электромагнетизма, для подъема мелких металлических предметов, а также в качестве основного элемента при сборке простых устройств, таких как электродвигатель или реле.