57. Электромагнитные явления - В.И. Лукашик, Сборник задач по физике
1458. Что произойдет с магнитной стрелкой, если цепь замкнуть (рис. 355)? Ответ обоснуйте.
Если цепь замкнуть, то по проводу пойдет ток, и он будет создавать магнитное поле с силовыми линиями, перпендикулярными проводу. Под действием этого поля магнитная стрелка повернется перпендикулярно проводу.
1459. Изменится ли поведение магнитной стрелки (см. условие предыдущей задачи), если направление тока в цепи изменить? Ответ обоснуйте.
Если направление тока в цепи изменить на противоположное, то магнитная стрелка расположится перпендикулярно к проводу, но другим концом, так как изменилось направление магнитного поля на противоположное.
1460. Останется ли в покое магнитная стрелка, если к ней приблизить проводник с током (рис. 356)? Ответ обоснуйте.
При приближении проводника с током (рис. 356) магнитная, стрелка расположится перпендикулярно к проводнику из-за наличия магнитного поля, обусловленного током.
1461. Можно ли, используя компас, определить, идет ли по проводнику постоянный ток? Ответ объясните.
Можно. Магнитное поле, обусловленное током в проводнике, будет действовать на магнитную стрелку таким образом, что она будет располагаться перпендикулярно проводнику.
1462. Будет ли отклоняться магнитная стрелка, если провод, по которому идет ток, согнут вдвое, как показано на рисунке 357?
При достаточно близком расположении проводов друг к другу магнитные поля, порожденные токами в проводах, почти полностью будут компенсироваться. Поэтому магнитная стрелка отклоняться не будет.
1463. На тонких проволоках подвешена катушка (рис. 358). Если по катушке пропустить ток, то она притягивается к магниту. В чем причина этого явления?
При указанной полярности источника питания катушка будет создавать магнитное поле, южный полюс которого расположен ближе к северному полюсу постоянного магнита. Поэтому катушка притягивается к магниту.
1464. На тонких проволоках подвешены две катушки (рис. 359). Почему они притягиваются (или отталкиваются), если по ним пропускать электрический ток?
Каждая из катушек действует друг на друга посредством созданных ими магнитных полей. В данном случае катушки будут отталкиваться.
1465. Изготовляя самодельный электромагнит, можно ли неизолированный провод наматывать на железный сердечник?
Неизолированный провод нельзя наматывать на железный сердечник, так как при пропускании тока по проводу произойдет короткое замыкание и катушка сгорит.
1466. Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, усиливается, когда в нее вводят железный сердечник?
Так как железо является ферромагнетиком, то оно увеличивает действие магнитного поля катушки.
1467. При работе электромагнитного подъемного крана часть груза не оторвалась от полюсов электромагнита при выключении тока. Крановщик пропустил через обмотку слабый ток обратного направления, и груз отпал. Объясните почему.
Груз не оторвался, так как сердечник электромагнита обладает остаточной намагниченностью. При пропускании малого тока обратного направления катушка размагничивается, и груз отпадает.
1468. На рисунке 360 изображена схема автоматического электромагнитного предохранителя. Стрелкой показано направление тока. Буквами обозначено: М — электромагнит; Я — якорь; П — пружины; Р — рычаг. Рассмотрите рисунок. Объясните действие такого электромагнитного выключателя.
При нажатии рычага Р вниз замыкается цепь электромагнита М. Если ток превысит допустимое значение, то магнитное поле катушки усилится и притянет якорь Я, который освободит расцепитель. В результате под действием пружины рычаг разомкнет цепь катушки.
1469. К каким зажимам электромагнитного реле Р (рис. 361) следует подключать цепь с током малой силы, а к каким — рабочую цепь?
Ток малой силы следует подключать к катушке электромагнитного реле, а рабочую цепь к верхним зажимам — контактам реле (рис 361).
1470. Нарисуйте, как должны быть выполнены соединения приборов (рис. 361), чтобы при замыкании рубильника загоралась красная лампа К, а при размыкании — зеленая 3.
1471. Нарисуйте, как надо выполнить соединения, чтобы при замыкании рубильника загоралась красная лампа К (рис. 362), а при размыкании — зеленая 3.
1472. Почему два гвоздя, притянувшиеся к магниту, расходятся противоположными свободными концами?
Потому что на свободных концах гвоздей создаются одноименные магнитные полюса, которые отталкиваются друг от друга.
1473. Какой полюс появится у заостренного конца железного гвоздя, если к его шляпке приблизить южный полюс стального магнита?
Южный.
1474. Если магнит дугообразный, то гвоздь одним концом притягивается к одному полюсу, а другим — к другому. Почему?
При поднесении гвоздя к магниту на его концах создаются противоположные магнитные полюса. Поэтому он притягивается своими концами к разноименным полюсам магнита.
1475. К одному из полюсов магнитной стрелки ученица приблизила иголку. Полюс стрелки притянулся к иголке. Может ли это служить доказательством того, что игла была намагничена?
Нет. Можно утверждать, что игла намагнитилась в поле магнитной стрелки и притянула противоположный полюс стрелки.
1476. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но не из железа?
Так как перечисленные материалы не являются ферромагнетиками (не обладают остаточной намагниченностью и не влияют на магнитное поле стрелки).
1477. Перед вами два совершенно одинаковых стальных стержня. Один из них намагничен. Как определить, какой стержень намагничен, не имея в своем распоряжении никаких вспомогательных средств?
Конец одного из стержней поднести к середине другого. Ненамагниченный стержень не будет притягивать намагниченный.
1478. Начертите (приблизительно) расположение нескольких магнитных линий для двух магнитов, расположенных так, как показано на рисунке 363.
1479. Покажите, как расположится магнитная стрелка, если ее поместить в точках А, В, С магнитного поля магнита (рис. 364).
1480. Почему, если замкнуть цепь (рис. 365), алюминиевый стержень М придет в движение (покатится)?
При замыкании ключа по алюминиевому стержню потечет ток, а так как на проводник с током действует магнитная сила, то стержень придет в движение.
1481. Рамка с током, помещенная в магнитное поле, поворачивается в направлении, показанном стрелками (рис. 366). Укажите два способа, применяя которые можно изменить направление поворота рамки на противоположное.
Направление поворота рамки можно изменить на противоположное двумя способами: 1) поменять местами полюсы магнита; 2) изменить полярность источника.
1482. Опишите все превращения и переходы энергии, которые происходят при замыкании цепи тока в опытной установке (см. рис. 365).
Энергия электромагнитного поля переходит в кинетическую энергию движения алюминиевого стержня MN.
1483. Укажите полюсы магнитов (рис. 367), учитывая, что магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный его полюс.
Если цепь замкнуть, то по проводу пойдет ток, и он будет создавать магнитное поле с силовыми линиями, перпендикулярными проводу. Под действием этого поля магнитная стрелка повернется перпендикулярно проводу.
1459. Изменится ли поведение магнитной стрелки (см. условие предыдущей задачи), если направление тока в цепи изменить? Ответ обоснуйте.
Если направление тока в цепи изменить на противоположное, то магнитная стрелка расположится перпендикулярно к проводу, но другим концом, так как изменилось направление магнитного поля на противоположное.
1460. Останется ли в покое магнитная стрелка, если к ней приблизить проводник с током (рис. 356)? Ответ обоснуйте.
При приближении проводника с током (рис. 356) магнитная, стрелка расположится перпендикулярно к проводнику из-за наличия магнитного поля, обусловленного током.
1461. Можно ли, используя компас, определить, идет ли по проводнику постоянный ток? Ответ объясните.
Можно. Магнитное поле, обусловленное током в проводнике, будет действовать на магнитную стрелку таким образом, что она будет располагаться перпендикулярно проводнику.
1462. Будет ли отклоняться магнитная стрелка, если провод, по которому идет ток, согнут вдвое, как показано на рисунке 357?
При достаточно близком расположении проводов друг к другу магнитные поля, порожденные токами в проводах, почти полностью будут компенсироваться. Поэтому магнитная стрелка отклоняться не будет.
1463. На тонких проволоках подвешена катушка (рис. 358). Если по катушке пропустить ток, то она притягивается к магниту. В чем причина этого явления?
При указанной полярности источника питания катушка будет создавать магнитное поле, южный полюс которого расположен ближе к северному полюсу постоянного магнита. Поэтому катушка притягивается к магниту.
1464. На тонких проволоках подвешены две катушки (рис. 359). Почему они притягиваются (или отталкиваются), если по ним пропускать электрический ток?
Каждая из катушек действует друг на друга посредством созданных ими магнитных полей. В данном случае катушки будут отталкиваться.
1465. Изготовляя самодельный электромагнит, можно ли неизолированный провод наматывать на железный сердечник?
Неизолированный провод нельзя наматывать на железный сердечник, так как при пропускании тока по проводу произойдет короткое замыкание и катушка сгорит.
1466. Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, усиливается, когда в нее вводят железный сердечник?
Так как железо является ферромагнетиком, то оно увеличивает действие магнитного поля катушки.
1467. При работе электромагнитного подъемного крана часть груза не оторвалась от полюсов электромагнита при выключении тока. Крановщик пропустил через обмотку слабый ток обратного направления, и груз отпал. Объясните почему.
Груз не оторвался, так как сердечник электромагнита обладает остаточной намагниченностью. При пропускании малого тока обратного направления катушка размагничивается, и груз отпадает.
1468. На рисунке 360 изображена схема автоматического электромагнитного предохранителя. Стрелкой показано направление тока. Буквами обозначено: М — электромагнит; Я — якорь; П — пружины; Р — рычаг. Рассмотрите рисунок. Объясните действие такого электромагнитного выключателя.
При нажатии рычага Р вниз замыкается цепь электромагнита М. Если ток превысит допустимое значение, то магнитное поле катушки усилится и притянет якорь Я, который освободит расцепитель. В результате под действием пружины рычаг разомкнет цепь катушки.
1469. К каким зажимам электромагнитного реле Р (рис. 361) следует подключать цепь с током малой силы, а к каким — рабочую цепь?
Ток малой силы следует подключать к катушке электромагнитного реле, а рабочую цепь к верхним зажимам — контактам реле (рис 361).
1470. Нарисуйте, как должны быть выполнены соединения приборов (рис. 361), чтобы при замыкании рубильника загоралась красная лампа К, а при размыкании — зеленая 3.
1471. Нарисуйте, как надо выполнить соединения, чтобы при замыкании рубильника загоралась красная лампа К (рис. 362), а при размыкании — зеленая 3.
1472. Почему два гвоздя, притянувшиеся к магниту, расходятся противоположными свободными концами?
Потому что на свободных концах гвоздей создаются одноименные магнитные полюса, которые отталкиваются друг от друга.
1473. Какой полюс появится у заостренного конца железного гвоздя, если к его шляпке приблизить южный полюс стального магнита?
Южный.
1474. Если магнит дугообразный, то гвоздь одним концом притягивается к одному полюсу, а другим — к другому. Почему?
При поднесении гвоздя к магниту на его концах создаются противоположные магнитные полюса. Поэтому он притягивается своими концами к разноименным полюсам магнита.
1475. К одному из полюсов магнитной стрелки ученица приблизила иголку. Полюс стрелки притянулся к иголке. Может ли это служить доказательством того, что игла была намагничена?
Нет. Можно утверждать, что игла намагнитилась в поле магнитной стрелки и притянула противоположный полюс стрелки.
1476. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но не из железа?
Так как перечисленные материалы не являются ферромагнетиками (не обладают остаточной намагниченностью и не влияют на магнитное поле стрелки).
1477. Перед вами два совершенно одинаковых стальных стержня. Один из них намагничен. Как определить, какой стержень намагничен, не имея в своем распоряжении никаких вспомогательных средств?
Конец одного из стержней поднести к середине другого. Ненамагниченный стержень не будет притягивать намагниченный.
1478. Начертите (приблизительно) расположение нескольких магнитных линий для двух магнитов, расположенных так, как показано на рисунке 363.
1479. Покажите, как расположится магнитная стрелка, если ее поместить в точках А, В, С магнитного поля магнита (рис. 364).
1480. Почему, если замкнуть цепь (рис. 365), алюминиевый стержень М придет в движение (покатится)?
При замыкании ключа по алюминиевому стержню потечет ток, а так как на проводник с током действует магнитная сила, то стержень придет в движение.
1481. Рамка с током, помещенная в магнитное поле, поворачивается в направлении, показанном стрелками (рис. 366). Укажите два способа, применяя которые можно изменить направление поворота рамки на противоположное.
Направление поворота рамки можно изменить на противоположное двумя способами: 1) поменять местами полюсы магнита; 2) изменить полярность источника.
1482. Опишите все превращения и переходы энергии, которые происходят при замыкании цепи тока в опытной установке (см. рис. 365).
Энергия электромагнитного поля переходит в кинетическую энергию движения алюминиевого стержня MN.
1483. Укажите полюсы магнитов (рис. 367), учитывая, что магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный его полюс.