Номер 2, страница 196 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 53. Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение. Обсуди с товарищем - номер 2, страница 196.

Условие.

2. Когда нет перемещения тела, то, как вы уже знаете, работа не совершается. На что, по вашему мнению, расходуется энергия, подводимая к электромагниту, когда он «держит» груз?

Решение 1.

Решение 3.

Решение 4.

2. Решение:

Вы правы, с точки зрения механики, когда электромагнит удерживает груз неподвижно, механическая работа не совершается. Это следует из определения механической работы, которая равна произведению силы на перемещение ($A = F \cdot s$). Поскольку перемещение груза равно нулю ($s=0$), то и работа равна нулю ($A=0$).

Однако электромагнит потребляет энергию для поддержания своего состояния. Электромагнит представляет собой катушку с проволочной обмоткой. Любой реальный проводник обладает электрическим сопротивлением ($R$). Для создания и поддержания магнитного поля, способного удержать груз, через эту обмотку необходимо пропускать постоянный электрический ток ($I$).

Согласно закону Джоуля-Ленца, при прохождении электрического тока через проводник с сопротивлением, выделяется тепло. Мощность тепловых потерь ($P$) вычисляется по формуле:

$P = I^2 \cdot R$

Эта мощность и есть причина расхода энергии. Электрическая энергия, подводимая от источника, непрерывно преобразуется во внутреннюю энергию обмотки, то есть в тепло, которое затем рассеивается в окружающую среду. Таким образом, энергия расходуется не на совершение работы над грузом, а на преодоление электрического сопротивления обмотки и её нагрев.

Ответ: Энергия, подводимая к электромагниту, когда он «держит» груз, расходуется на нагрев его обмотки из-за наличия у нее электрического сопротивления. Этот процесс непрерывного преобразования электрической энергии в тепловую описывается законом Джоуля-Ленца.