Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».
§ 16. Явище електромагнітної індукції. Промислові джерела електричної енергії
Завдання 1 (с. 122)
Обладнання електромагніту
Яке обладнання із запропонованого переліку ви доберете для виготовлення електромагніту? A Мідний дріт, В Батарейка, Е Алюмінієва фольга; Б Ізольований мідний провід, Г Міцні нитки, Є Пластикова пляшка; Д Залізний цвях, Ж Ножиці.
Розв’язання
Для створення магнітного поля потрібно провідник із струмом, тому підходять мідний дріт та ізольований мідний провід (варіанти А і Б).
Струм має бути, тому потрібна батарейка (варіант В).
Для посилення магнітного поля в осерді використовують феромагнетик, наприклад залізний цвях (варіант Д).
Відповідь:
Правильні відповіді: А, Б, В, Д.
Завдання 2 (с. 122)
Магнітна стрілка та матеріали
Чи відхилиться магнітна стрілка від напрямку «північ — південь», якщо до неї піднести залізний брусок? мідний брусок?
Розв’язання
Якщо піднести залізний брусок, він намагнічується в присутності земного магнітного поля або власне поля стрілки і діє на неї як магніт, тому стрілка відхилиться.
Мідь не є феромагнетиком і не створює значних магнітних полів, тому взаємодія з магнітною стрілкою буде непомітною.
Відповідь:
Залізний брусок — відхилиться; мідний брусок — не відхилиться.
Завдання 3 (с. 122)
План створення магнітного лаку
Складіть орієнтовний план, за яким ви діятимете, щоб створити магнітний лак для нігтів.
Розв’язання
Підготуйте ємність із звичайним лаком для нігтів та дрібнодисперсну феромагнітну пилку (наприклад, залізний порошок).
Ретельно перемішайте пилку з лаком до досягнення однорідної суміші.
Перевірте дію отриманого лаку: нанесіть краплю на магніт або піднесіть до нього, щоб побачити притягування металевих часток.
Відповідь:
План: змішати лак із феромагнітною пилкою; перевірити дію.
Завдання 4 (с. 122)
Електромагнітна індукція та її застосування
Дослід на рис. 1 (котушка, магніт, гальванометр). Запитання: 1) Яке явище? 2) Як змінити показання приладу? 3) Де це використовується? 4) Приклади використання.
Розв’язання
Явище — електромагнітна індукція. Його зміст: змінювання магнітного потоку через замкнений контур викликає виникнення в ньому електричного струму.
Щоб стрілка відхилилася в інший бік, треба змінити напрямок руху магніту або поміняти місцями полюси магніту (наприклад, підносити південний полюс замість північного).
Щоб показання були більшими, потрібно збільшити швидкість руху магніта або використати магніт з більшою індукцією поля (наприклад, два магніти).
Щоб стрілка зупинилася на нулі, треба зупинити магніт відносно котушки (зробити швидкість руху рівною нулю) або замкнути ланцюг, якщо це можливо в даному контексті (але тут ключова умова — відсутність зміни потоку).
Пристрої, що ґрунтуються на цьому явищі: генератори струму, трансформатори, індукційні плити, динаміки мікрофонів.
Практичне застосування зустрічається дуже часто: у електростанціях (генерування енергії), в радіоприймачах, на електроплитах, в звуковій техніці.
Відповідь:
1) Електромагнітна індукція; 2) Змінити напрямок руху магніту або полюси; 3) Збільшити швидкість руху; 4) Зупинити магніт; 5) Генератор, трансформатор, мікрофон; 6) Дуже часто (електростанції, побутова техніка).
Завдання 5 (с. 122)
Рамка зі струмом у магнітному полі
Рамка зі струмом повертається в магнітному полі постійного магніту (рис. 2). Запитання: 1) Дія яких приладів базується на цьому? 2) Визначити полюси джерела струму, до якого під'єднана рамка.
Розв’язання
Дія електродвигунів, гальванометрів та амперметрів ґрунтується на дії сили Ампера на провідник зі струмом у магнітному полі.
Щоб визначити полюси джерела струму, застосовуємо правило лівої руки: великий палець вказує напрямок сили (напрямок обертання рамки), інші пальці — напрямки струму та вектора магнітної індукції.
Оскільки рамка повертається проти годинникової стрілки (за умовою, що вона відхиляється в бік південного полюса магніту), сила Ампера діє так, щоб притягнути ліву частину рамки до S-полюса.
Отже, струм у провіднику, який знаходиться ближче до S-полюса магніту, має течь від нас (або навпаки, залежно від орієнтації), але головне — визначити полярність: якщо рамка повертається в певний бік, то джерело струму під'єднане так, щоб створити відповідний момент.
Відповідь:
1) Електродвигуни, гальванометри; 2) Полюси визначаються за правилом лівої руки (конкретна полярність залежить від орієнтації рамки на малюнку, але принцип — створення моменту обертання).
Завдання 6 (с. 122)
Групування пристроїв за принципом дії
Розподілити пристрої на дві групи: група А (дія сили Ампера) та група Б (електромагнітна індукція). Перелік: 1) Електродвигун; 2) Генератор індукційного струму; 3) Динамік; 4) Амперметр.
Розв’язання
Електродвигун перетворює електричну енергію в механічну завдяки дії сили Ампера на обмотку ротора, тому він належить до групи А.
Генератор індукційного струму виробляє електричний струм за рахунок механічного обертання котушки в магнітному полі (зміна потоку), тому він належить до групи Б.
Динамік (вуфер) працює як мікрофон у зворотному порядку: коливання мембрани в магнітному полі викликають індукційний струм, який потім перетворюється на звук через динамік, але сам динамік при відтворенні звуку використовує силу Ампера для руху мембрани, тому він належить до групи А.
Амперметр міряє силу струму, використовуючи дію магнітного поля на провідник зі струмом (реактивний момент), що викликає відхилення стрілки, тому він належить до групи А.
Відповідь:
Група А (дія сили Ампера): 1) Електродвигун, 3) динамік, 4) амперметр. Група Б (електромагнітна індукція): 2) генератор індукційного струму.
Завдання 7 (с. 122)
Робота з текстом про мікрофон
Прочитати текст про електродинамічний мікрофон і дати відповіді на запитання 1–4 (які продовжуються на наступній сторінці).
Розв’язання
Визначаємо явище: коли котушка рухається в магнітному полі, у ній виникає струм (електромагнітна індукція).
Аналізуємо схему Рис. 3: магнітне поле створюють постійний магніт і котушка з мідного проводу (якщо вона замкнена), але основне поле для індукції дає постійний магніт.
Визначаємо перетворення енергії: звукова енергія → механічна енергія коливань мембрани та котушки → електрична енергія (струм).
Пояснюємо назву «динамік навпаки»: динамік перетворює електричний сигнал у звук, а мікрофон — звук у електричний сигнал.
Відповідь:
1) Електромагнітна індукція. 2) Постійний магніт (створює основне поле) та котушка з мідного проводу (рухається в цьому полі). 3) Звукова енергія перетворюється на механічну, а потім — на електричну. 4) Тому що це «зворотний» динамік: він перетворює звукові коливання у електричний сигнал, тоді як динамік робить навпаки.
