Опишіть, що таке магнітне поле, визначте його модуль (B), вкажіть одиницю вимірювання та властивості ліній індукції.
Розв’язання
Одиницею вимірювання модуля магнітної індукції є Тесла (Тл), де 1Тл=1А⋅мН.
Лінії магнітної індукції — це умовні напрямлені лінії, дотична до яких у кожній точці показує напрямок вектора B.
Ці лінії завжди замкнені (виходять з північного полюса магніту і заходять у південний).
Напрямок можна визначити правилом свердлика або правилом правої руки.
Відповідь:
Магнітне поле — це вид матерії, що діє на інші тіла; модуль B=I⋅lFAmax, одиниця — Тесла (Тл); лінії індукції замкнені, їх напрямок визначається правилом свердлика.
Завдання 3 (с. 120)
Класифікація магнітів
Опишіть різницю між постійними та електромагнітами, а також природними і штучними магнітами.
Розв’язання
Постійні магніти: це тіла, що постійно створюють магнітне поле без зовнішнього струму (наприклад, магнітна стрілка).
Електромагніти: це пристрої, в яких магнітне поле виникає лише при протіканні струму через обмотку; сила поля залежить від сили струму, кількості витків та матеріалу осердя.
Природні магніти: планета Земля є величезним природним магнітом (магнітні полюси зміщені відносно географічних).
Штучні магніти: виготовлені людиною у вигляді стрілок, штабових, підкових або кільцевих форм.
Відповідь:
Постійні магніти зберігають намагніченість (природні — Земля; штучні — стрілки, підкові тощо); електромагніти працюють лише зі струмом, сила поля залежить від струму, витків та осердя.
Завдання 4 (с. 120)
Пристрої на основі індукції
Робота яких пристроїв ґрунтується на явищі електромагнітної індукції? Які перетворення енергії в них відбуваються?
Розв’язання
Генератор струму — пристрій, що перетворює механічну енергію обертання на електричну.
У двигунах внутрішнього згоряння (ДВЗ) хімічна енергія палива перетворюється на механічну, а потім генератор — на електричну.
Водотурбіни або вітряки також обертають ротор генератора, перетворюючи потенціальну або кінетичну енергію води/вітру на електричну.
Відповідь:
На явищі електромагнітної індукції ґрунтуються роботи генераторів струму. У них відбувається перетворення механічної енергії обертання ротора на електричну енергію (у двигунах внутрішнього згоряння — хімічна → механічна → електрична).
Завдання 5 (с. 120)
Світіння лампи при обертанні рамки
Поясніть, чому під час обертання рамки (див. рис. 16.3) лампа світиться.
Розв’язання
Під час обертання площина рамки періодично змінює кут відносно ліній магнітної індукції.
Це призводить до зміни кількості ліній, що пронизують рамку (змінюється магнітний потік).
Згідно із законом електромагнітної індукції, змінний потік викликає виникнення електричного струму в замкненому контурі лампи, тому вона світиться.
Відповідь:
Лампа світить, оскільки при обертанні рамки кількість ліній магнітної індукції, що пронизують її площину, постійно змінюється (змінюється від максимуму до нуля і назад), що викликає виникнення в контурі лампи індукційного струму.
Завдання 6 (с. 120)
Будова та принцип генератора
Опишіть будову та принцип дії генераторів індукційного струму.
Розв’язання
Генератор складається з двох основних частин: ротора (обмотка, що обертається) та статора (незалежна частина, часто магніт або обмотка).
При обертанні ротора в магнітному полі статора кількість ліній індукції, що проходять через обмотку ротора, змінюється.
Зміна магнітного потоку викликає виникнення електричного струму в обмотці ротора (або статора), який передається назовні.
Відповідь:
Генератор складається з ротора (обмотка, що обертається) та статора (магніт або нерухома обмотка). Принцип дії полягає в тому, що при обертанні ротора кількість ліній магнітної індукції, що пронизують обмотку, змінюється, що викликає виникнення електричного струму.
Завдання 8 (с. 120)
План розвитку електроенергетики регіону
Уявити, що вас призначили відповідальними від Програми сталого розвитку ООН із питання збільшення виробництва електроенергії в регіоні. Скориставшись додатковими джерелами інформації, запропонувати план розвитку електроенергетики у вашому регіоні та обґрунтувати кожний пункт плану.
Розв’язання
Визнач основні ресурси твого вигаданого або реального регіону (сонце, вітер, річки, ліси).
Сформулюй 3–4 пункти плану: будівництво сонячних/вітрових станцій, модернізація мереж, навчання населення енергоефективності.
Для кожного пункту напиши коротке обґрунтування (наприклад: «будуємо вітряки, бо в регіоні багато вітру»).
Склади логічний список дій від найпріоритетніших до менш важливих.
Відповідь:
План розвитку електроенергетики регіону:
1. Будівництво сонячних електростанцій (СЕС) на незабудованих територіях. Обґрунтування:* У більшості регіонів України достатньо сонячної енергії. Сонячні панелі дозволяють виробляти чисту енергію без викидів CO₂, використовуючи простір, який не підходить для сільського господарства. 2. Модернізація розподільчих мереж та впровадження «розумних» лічильників. Обґрунтування:* Старі мережі мають великі втрати енергії. Впровадження нових технологій дозволить економити електроенергію, швидше виявляти аварії та краще керувати навантаженням. 3. Розвиток вітрогенераторів у прибережних або відкритих районах. Обґрунтування:* Якщо регіон розташований біля моря або в гірській місцевості з постійними вітрами, вітряки стануть ефективним додатковим джерелом енергії, що компенсує відсутність сонця в хмарні дні. 4. Програма енергоефективності для житлових будинків. Обґрунтування:* Заміна старих вікон та утеплення дахів зменшить споживання електроенергії на опалення, що полегшить навантаження на мережі та економити кошти населенню.
