Номер 1, страница 186 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. В каком направлении устанавливается катушка с током, подвешенная на длинных тонких проводниках? В чём её сходство с магнитной стрелкой?

1. В каком направлении устанавливается катушка с током, подвешенная на длинных тонких проводниках? В чём её сходство с магнитной стрелкой?

Катушка с током, подвешенная таким образом, чтобы она могла свободно вращаться (например, на длинных тонких проводниках), ведёт себя как магнитный диполь. Протекающий по виткам электрический ток создает вокруг катушки магнитное поле, аналогичное полю постоянного стержневого магнита. У этой катушки, как и у любого магнита, есть два полюса — северный (N) и южный (S). Определить их расположение можно по правилу правой руки: если обхватить катушку правой рукой так, чтобы четыре пальца указывали направление тока в витках, то отогнутый большой палец укажет на северный полюс катушки.

Находясь в магнитном поле Земли, катушка с током испытывает ориентирующее действие этого поля. В результате она поворачивается и устанавливается так, чтобы её собственная ось была направлена вдоль линий индукции магнитного поля Земли. Это означает, что катушка ориентируется по направлению "север-юг": её северный полюс будет указывать на Северный географический полюс Земли (где находится Южный магнитный полюс), а южный полюс — на Южный географический полюс.

Сходство катушки с током и магнитной стрелки заключается в том, что обе они по своей сути являются магнитными диполями. И катушка, и стрелка компаса создают собственное магнитное поле с двумя полюсами и, будучи помещенными во внешнее магнитное поле, испытывают вращающий момент, который стремится сориентировать их вдоль силовых линий этого поля. Таким образом, свободно подвешенная катушка с током является полным аналогом магнитной стрелки.

Ответ: Катушка с током, подвешенная на длинных тонких проводниках, устанавливается своей осью вдоль линий магнитного поля Земли, то есть в направлении "север-юг". Её сходство с магнитной стрелкой в том, что они обе являются магнитными диполями, имеют северный и южный полюсы и ориентируются во внешнем магнитном поле.

2. Перечислите способы, которыми можно усилить магнитное поле катушки с током.

Магнитное поле, создаваемое катушкой с током (соленоидом), можно усилить несколькими способами. Величина индукции магнитного поля внутри длинного соленоида описывается формулой: $B = \mu_0 \mu_r n I$, где $B$ — индукция магнитного поля, $\mu_0$ — магнитная постоянная, $\mu_r$ — относительная магнитная проницаемость сердечника, $n$ — число витков на единицу длины катушки ($n = N/L$), $I$ — сила тока. Исходя из этой формулы, можно выделить три основных способа усиления поля:

1. Увеличить силу тока $I$, протекающего по виткам катушки. Индукция магнитного поля прямо пропорциональна силе тока, поэтому, например, удвоение тока приведет к удвоению индукции поля.

2. Увеличить число витков на единицу длины $n$. Этого можно достичь двумя путями: либо намотать большее общее число витков $N$ на ту же длину $L$, либо уменьшить длину катушки $L$, сохранив прежнее число витков (то есть сделать намотку более плотной).

3. Ввести внутрь катушки сердечник из ферромагнитного материала. Ферромагнетики (например, железо, сталь, никель и их сплавы) имеют очень высокую относительную магнитную проницаемость $\mu_r$, которая может быть в сотни и тысячи раз больше единицы. Сердечник из такого материала концентрирует и значительно усиливает исходное магнитное поле катушки.

Ответ: Способы усиления магнитного поля катушки: 1) увеличить силу тока в обмотке; 2) увеличить число витков на единицу длины катушки (увеличить общее число витков или сделать намотку более плотной); 3) ввести внутрь катушки сердечник из ферромагнитного материала (например, железа).