Номер №9, страница 223 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Работа № 9. СБОРКА ЭЛЕКТРОМАГНИТА И ПРОВЕРКА ЕГО В ДЕЙСТВИИ

Цель работы: ознакомиться с основными деталями электромагнита и собрать его.

Оборудование: источник тока, реостат, ключ, соединительные провода, магнитная стрелка, детали для сборки электромагнита.

Ход работы.

1. Соберите электрическую цепь из последовательно соединенных источников тока,
катушки, реостата и ключа.

2. Замкните цепь и определите магнитные полюсы катушки, используя магнитную стрелку.

3. Магнитную стрелку расположите на таком расстоянии от катушки, на котором
действие магнитного поля катушки на нее незначительно..

4. В катушку вставьте железный сердечник.

5. Пронаблюдайте действие электромагнита на магнитную стрелку.

6. С помощью реостата измените силу тока и пронаблюдайте действие магнитного
поля электромагнита на магнитную стрелку.

7. Сделайте вывод.

Цель работы: ознакомиться с конструкцией электромагнита, собрать его и на опыте проверить факторы, влияющие на его магнитное действие.

Ход работы.

1. Соберите электрическую цепь из последовательно соединенных источников тока, катушки, реостата и ключа.

Для сборки цепи необходимо соединить проводниками указанные элементы в один замкнутый контур. Например, положительный полюс источника тока соединяется с одним из контактов ключа, другой контакт ключа — с одним из входов реостата, выход реостата — с одним из выводов катушки, а второй вывод катушки — с отрицательным полюсом источника тока. Важно убедиться, что все соединения надежны.

Ответ: Электрическая цепь собрана путем последовательного подключения источника тока, ключа, реостата и катушки.

2. Замкните цепь и определите магнитные полюсы катушки, используя магнитную стрелку.

При замыкании ключа по катушке начинает протекать электрический ток. Вокруг катушки возникает магнитное поле. Чтобы определить расположение магнитных полюсов, к торцу катушки подносится магнитная стрелка. Северный полюс магнитной стрелки (обычно окрашен в синий цвет или помечен буквой N) будет притягиваться к южному полюсу (S) катушки, а южный полюс стрелки (красный цвет, S) — к северному полюсу (N) катушки. Также полярность можно определить по правилу правой руки: если обхватить катушку ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец укажет на северный полюс (N) катушки.

Ответ: При протекании тока катушка создает магнитное поле. Ее магнитные полюсы определяются с помощью магнитной стрелки по взаимному притяжению и отталкиванию полюсов.

3. Магнитную стрелку расположите на таком расстоянии от катушки, на котором действие магнитного поля катушки на нее незначительно.

Магнитную стрелку необходимо отодвинуть от катушки с током на такое расстояние, чтобы ее магнитное поле практически не вызывало отклонения стрелки. В этом положении стрелка будет ориентироваться преимущественно по магнитному полю Земли. Это необходимо для того, чтобы наглядно увидеть эффект усиления магнитного поля в следующем шаге.

Ответ: Магнитная стрелка установлена на расстоянии, где магнитное поле катушки (без сердечника) на нее не действует.

4. В катушку вставьте железный сердечник.

Не размыкая цепь, в полость катушки вводится стержень из мягкого железа (сердечник). Катушка с железным сердечником внутри представляет собой простейший электромагнит.

Ответ: В катушку с током вставлен железный сердечник.

5. Пронаблюдайте действие электромагнита на магнитную стрелку.

После вставки железного сердечника наблюдается, что магнитная стрелка, которая ранее не реагировала на поле катушки с данного расстояния, теперь заметно отклоняется и ориентируется вдоль силовых линий поля созданного электромагнита. Это происходит потому, что железо является ферромагнетиком и оно значительно (в сотни и тысячи раз) усиливает магнитное поле катушки.

Ответ: После вставки сердечника магнитное поле катушки резко усилилось, что привело к заметному отклонению магнитной стрелки.

6. С помощью реостата измените силу тока и пронаблюдайте действие магнитного поля электромагнита на магнитную стрелку.

Реостат позволяет изменять сопротивление электрической цепи. Согласно закону Ома, сила тока $I$ в цепи обратно пропорциональна полному сопротивлению $R$. Магнитная индукция $B$ поля электромагнита прямо пропорциональна силе тока $I$, протекающего по его обмотке ($B \propto I$).
а) При уменьшении сопротивления реостата (например, перемещая его ползунок) сила тока в цепи возрастает. Наблюдается, что действие электромагнита на стрелку усиливается: она отклоняется сильнее или реагирует на поле с большего расстояния.
б) При увеличении сопротивления реостата сила тока в цепи уменьшается. Наблюдается ослабление магнитного поля: стрелка отклоняется на меньший угол или перестает реагировать на поле.

Ответ: Магнитное действие электромагнита зависит от силы тока в катушке: с увеличением силы тока оно усиливается, а с уменьшением — ослабевает.

7. Сделайте вывод.

В ходе выполнения лабораторной работы были сделаны следующие выводы:
1. Электрический ток, протекающий по катушке, создает вокруг нее магнитное поле.
2. Магнитное поле катушки с током можно значительно усилить, вставив внутрь нее сердечник из ферромагнитного материала (например, железа). Такое устройство называется электромагнитом.
3. Магнитное действие электромагнита (сила его магнитного поля) напрямую зависит от силы тока в его обмотке: чем больше сила тока, тем сильнее магнитное поле.
Таким образом, мы собрали электромагнит и экспериментально проверили, что его магнитные свойства определяются наличием железного сердечника и величиной силы тока в обмотке.

Ответ: Электромагнит представляет собой катушку с железным сердечником, магнитное действие которой зависит от силы тока в обмотке. Увеличение силы тока и использование ферромагнитного сердечника усиливают магнитное поле.