Номер 5, страница 167 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

5. Где применяют свойство рамки с током поворачиваться в магнитном поле?

5. Свойство рамки с током поворачиваться в магнитном поле основано на действии силы Ампера. Когда рамка, по которой течет электрический ток, помещается в магнитное поле, на ее стороны, перпендикулярные линиям магнитной индукции, начинают действовать силы Ампера. Эти силы направлены в противоположные стороны и создают вращающий момент (пару сил), который заставляет рамку поворачиваться. Величина этого момента зависит от силы тока, площади рамки, индукции магнитного поля и ориентации рамки в поле. Математически это выражается формулой вращающего момента $M = I \cdot S \cdot B \cdot \sin(\alpha)$, где $I$ – сила тока в рамке, $S$ – площадь рамки, $B$ – индукция магнитного поля, а $\alpha$ – угол между нормалью к плоскости рамки и вектором магнитной индукции.

Это явление находит широкое применение в технике. Основными областями применения являются:

1. Электрические двигатели. Это наиболее важное и распространенное применение. В электродвигателе постоянного тока обмотка (состоящая из множества витков, образующих рамки), называемая якорем или ротором, находится в магнитном поле, создаваемом статором (постоянными магнитами или электромагнитами). При пропускании тока через обмотку возникает вращающий момент, который приводит якорь во вращение. Для обеспечения непрерывного вращения в одном направлении используется специальное устройство — коллектор. Он переключает направление тока в обмотке каждый раз, когда рамка проходит положение равновесия, что позволяет вращающему моменту действовать в том же направлении и поддерживать вращение. Таким образом, электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения.

2. Электроизмерительные приборы. Принцип вращения рамки с током используется в аналоговых (стрелочных) измерительных приборах магнитоэлектрической системы, таких как гальванометры, амперметры и вольтметры. В гальванометре легкая катушка (рамка) с прикрепленной к ней стрелкой располагается в поле постоянного магнита. При прохождении измеряемого тока через катушку на нее начинает действовать вращающий момент. Этому моменту противодействует упругий момент пружины. Катушка поворачивается на угол, при котором вращающий момент от силы Ампера уравновешивается моментом пружины. Поскольку угол поворота прямо пропорционален силе тока, по отклонению стрелки на откалиброванной шкале можно судить о величине тока. Амперметры и вольтметры являются модификациями гальванометра.

Ответ: Свойство рамки с током поворачиваться в магнитном поле применяется в основном в электрических двигателях для преобразования электрической энергии в механическую, а также в аналоговых электроизмерительных приборах (гальванометрах, амперметрах, вольтметрах) для измерения силы тока и напряжения.