Номер 1, страница 192 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. «Поможем папе: модель электромагнитного крана» (возможная форма: презентация, опыт, модель).

Данный проект, «Поможем папе: модель электромагнитного крана», представляет собой комплексную задачу, которую можно реализовать в трех формах: создание физической модели, проведение на ее основе опыта и подготовка итоговой презентации. Ниже представлен подробный план для каждой из этих частей.

Цель: Собрать простую, но работающую модель электромагнитного крана из доступных материалов.

Необходимые материалы:

• Большой железный гвоздь (100-150 мм) или болт – он будет служить сердечником электромагнита.

• Медный изолированный провод (эмалированный, диаметром 0.2-0.5 мм) – около 5-10 метров.

• Источник питания: плоская батарейка на 4.5 В, или несколько пальчиковых батареек (АА, ААА) в держателе.

• Выключатель (кнопка или тумблер) для удобного управления.

• Мелкие металлические предметы для демонстрации (канцелярские скрепки, маленькие гвозди, гайки).

• Изолента или скотч.

• Материалы для сборки крана: картонная коробка, деревянные палочки, нитки, клей.

Инструкция по сборке:

1. Создание электромагнита. Возьмите большой гвоздь и, оставив свободными концы провода по 10-15 см, начните аккуратно наматывать на него медный провод виток к витку. Чем больше витков и чем плотнее они уложены, тем сильнее будет магнит. Сделайте не менее 100-150 витков. Закрепите концы обмотки, чтобы она не разматывалась. Зачистите концы провода от изоляции (эмали) с помощью ножа или наждачной бумаги.

2. Сборка электрической цепи. Соедините компоненты в последовательную цепь: один конец катушки подключите к одному из контактов выключателя, другой контакт выключателя – к одному из полюсов батарейки, а второй полюс батарейки – ко второму концу катушки. Все соединения надежно закрепите и заизолируйте.

3. Создание корпуса крана. Сконструируйте простую П-образную или Г-образную раму из картона или деревянных палочек. К "стреле" крана привяжите нитку, на другом конце которой закрепите собранный электромагнит. Это позволит ему свободно висеть и перемещаться.

Принцип действия:

При замыкании цепи (нажатии на выключатель) по проволочной катушке начинает течь электрический ток. Согласно законам электромагнетизма, движущиеся заряды создают вокруг себя магнитное поле. Железный сердечник (гвоздь) многократно усиливает это поле. В результате гвоздь превращается в сильный временный магнит – электромагнит, способный притягивать предметы из ферромагнитных материалов (железо, сталь). При размыкании цепи ток прекращается, магнитное поле исчезает, и кран "отпускает" груз.

Магнитная индукция $B$ внутри длинного соленоида (нашей катушки) рассчитывается по формуле: $B = \mu_0 \mu n I$, где $\mu_0$ – магнитная постоянная, $\mu$ – магнитная проницаемость материала сердечника, $n$ – количество витков на единицу длины катушки, $I$ – сила тока в обмотке.

Ответ: В результате выполнения этих шагов будет создана действующая физическая модель электромагнитного крана, способная поднимать и перемещать мелкие металлические предметы.

Цель: Экспериментально проверить работу модели и исследовать, от чего зависит подъемная сила электромагнита.

Ход опыта:

1. Демонстрация работы. Разместите на столе несколько скрепок. Подведите к ним кран с выключенным электромагнитом – ничего не происходит. Включите электромагнит, нажав на кнопку, и опустите его на скрепки. Магнит притянет несколько штук. Переместите кран в другое место и отключите питание – скрепки упадут.

2. Исследование зависимости подъемной силы от количества витков.

- Подготовьте два или три электромагнита на одинаковых гвоздях, но с разным количеством витков (например, 50, 100 и 150).

- Поочередно подключайте каждый из них к одному и тому же источнику питания и измеряйте их подъемную силу. В качестве меры силы можно использовать максимальное количество скрепок, которое магнит способен удержать.

- Занесите данные в таблицу (Количество витков | Количество скрепок).

3. Исследование зависимости подъемной силы от силы тока.

- Используйте один и тот же электромагнит (например, со 150 витками).

- Подключайте его к разным источникам напряжения: сначала к одной батарейке 1.5 В, затем к двум, соединенным последовательно (3 В). Согласно закону Ома ($I = U/R$), при увеличении напряжения $U$ сила тока $I$ также увеличится.

- Для каждого случая измерьте максимальное количество поднятых скрепок и занесите данные в таблицу (Напряжение, В | Количество скрепок).

4. Исследование роли сердечника.

- Возьмите катушку с провода (без гвоздя) и попробуйте поднять ею скрепки.

- Затем вставьте внутрь катушки железный гвоздь и повторите попытку.

- Сравните результат. Вы увидите, что катушка с сердечником притягивает предметы гораздо сильнее.

Выводы: На основе проведенных экспериментов можно сделать вывод, что подъемная сила электромагнита прямо пропорциональна: а) количеству витков в катушке; б) силе тока, протекающего по обмотке. Также опыт наглядно доказывает, что ферромагнитный сердечник значительно усиливает магнитное поле.

Ответ: Проведены эксперименты, доказывающие зависимость силы электромагнита от числа витков, силы тока и наличия сердечника. Получены количественные (число скрепок) и качественные данные, подтверждающие теоретические положения.

Цель: Структурированно и наглядно представить результаты проекта.

Структура презентации:

• Слайд 1: Титульный лист. Название проекта: «Поможем папе: модель электромагнитного крана». ФИО автора, класс. Учебное заведение.

• Слайд 2: Цели и задачи. Цель: сконструировать действующую модель электромагнитного крана и изучить его свойства. Задачи: 1) изучить теорию электромагнетизма; 2) собрать модель из подручных материалов; 3) экспериментально исследовать факторы, влияющие на мощность электромагнита.

• Слайд 3: Актуальность и применение. Краткий рассказ о том, где используются настоящие электромагнитные краны: на металлургических заводах, в портах, на площадках по переработке металлолома. Можно добавить несколько фотографий реальных кранов.

• Слайд 4: Теоретическая часть. Объяснение принципа работы электромагнита. Упомянуть опыт Эрстеда. Изобразить схему устройства электромагнита (катушка + сердечник + источник тока). Привести формулу для магнитного поля соленоида $B = \mu_0 \mu n I$ и кратко пояснить ее.

• Слайд 5: Сборка модели. Пошаговая фото-инструкция по созданию модели крана. Список использованных материалов.

• Слайд 6: Проведение эксперимента. Описание хода опытов (по исследованию зависимости от числа витков, силы тока, сердечника). Можно вставить короткое видео, демонстрирующее работу крана.

• Слайд 7: Результаты. Представление результатов экспериментов в виде таблиц или графиков. Например, график зависимости количества поднятых скрепок от количества витков.

• Слайд 8: Выводы. Сформулировать основные выводы, полученные в ходе работы. Например: "В ходе проекта была успешно создана модель электромагнитного крана. Эксперименты подтвердили, что его подъемная сила увеличивается с ростом числа витков и силы тока, а также при использовании железного сердечника".

• Слайд 9: Заключение. Поблагодарить за внимание. Можно добавить, как можно усовершенствовать модель (например, добавить механизм поворота стрелы).

Ответ: Подготовлен план и содержание для мультимедийной презентации, которая полно и наглядно освещает все этапы работы над проектом "Модель электромагнитного крана" от теории до практических выводов.