Номер 4, страница 121 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

4. Как можно усилить магнитное поле электромагнита?

Магнитное поле электромагнита можно усилить несколькими способами, которые основаны на физических принципах создания магнитного поля электрическим током. Электромагнит представляет собой катушку с проводом, по которому протекает ток. Величина магнитной индукции $B$ внутри длинного соленоида (который является хорошей моделью для электромагнита) описывается формулой:

$B = \mu_0 \mu n I$

где $\mu_0$ — магнитная постоянная, $\mu$ — относительная магнитная проницаемость материала сердечника, $n$ — число витков на единицу длины катушки, а $I$ — сила тока в обмотке. Исходя из этой формулы, можно выделить три основных способа усиления магнитного поля.

1. Увеличение силы тока в катушке

Магнитная индукция $B$ прямо пропорциональна силе тока $I$. Следовательно, увеличивая силу тока, протекающего по обмотке электромагнита, мы напрямую усиливаем его магнитное поле. На практике это достигается увеличением напряжения источника питания. Однако этот способ ограничен максимальным током, который может выдержать провод обмотки без перегрева и разрушения изоляции.

2. Увеличение числа витков в катушке

Магнитное поле также прямо пропорционально плотности намотки $n$ (числу витков на единицу длины). Чтобы усилить поле, можно увеличить общее количество витков $N$ в катушке или сделать намотку более плотной, то есть уменьшить длину катушки $L$, сохранив число витков. Поля от каждого отдельного витка складываются, поэтому чем больше витков, тем сильнее итоговое магнитное поле.

3. Введение ферромагнитного сердечника

Это наиболее эффективный способ многократного усиления магнитного поля. Если внутрь катушки поместить сердечник из ферромагнитного материала (например, мягкого железа, электротехнической стали), магнитное поле значительно усилится. Ферромагнетики имеют очень высокую относительную магнитную проницаемость $\mu$ (для железа она может быть в сотни и тысячи раз больше единицы). Под действием внешнего магнитного поля катушки ферромагнетик сильно намагничивается, создавая собственное мощное поле, которое складывается с полем катушки, что приводит к резкому увеличению суммарной магнитной индукции $B$.

Ответ:

Усилить магнитное поле электромагнита можно одним из следующих способов или их комбинацией: увеличить силу тока в его обмотке; увеличить число витков в обмотке; ввести внутрь обмотки сердечник из ферромагнитного материала (например, из мягкого железа).