Параграф 53 Физика 8 класс Пёрышкин | Конспект

Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение

Магнитное поле катушки с током представляет особый интерес, так как оно более мощное и концентрированное по сравнению с магнитным полем прямого проводника. Катушка, через которую пропускают электрический ток, называется соленоидом. Соленоид представляет собой провод, намотанный в виде спирали на цилиндрический каркас. При прохождении тока через катушку внутри соленоида создается сильное магнитное поле, похожее на магнитное поле постоянного магнита. Такое магнитное поле имеет два полюса и концентрирует магнитные линии внутри катушки, образуя сильное и устойчивое магнитное действие. Это свойство делает катушку удобной для использования в электромагнитах и других устройствах, требующих создания мощного магнитного поля.

Правило правой руки для катушки с током

Для определения направления магнитных линий катушки используется правило правой руки: если обхватить катушку ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца указывали направление тока в витках, то большой палец укажет направление магнитных линий внутри катушки и ее северный полюс (рис. 133). Это правило помогает понять, как меняется магнитное поле в зависимости от направления тока. Направление магнитного поля можно также определить с помощью магнитных стрелок или железных опилок. Внутри соленоида магнитные линии идут параллельно друг другу, создавая однородное магнитное поле. Чем больше витков в катушке и чем больше сила тока, тем сильнее магнитное поле внутри катушки.

Электромагниты и их свойства

Катушка с железным сердечником называется электромагнитом. Введение железного сердечника в катушку многократно усиливает ее магнитное поле, так как железо обладает высокой магнитной проницаемостью (рис. 134). Это значит, что железный сердечник концентрирует магнитные линии, создавая более сильное магнитное действие. Электромагниты широко используются в технике и промышленности для создания сильных магнитных полей, которые можно регулировать, изменяя силу тока в катушке. Электромагнит легко выключить или включить, что делает его универсальным инструментом в электрических устройствах. При этом направление магнитного поля электромагнита совпадает с направлением магнитного поля катушки.

Применение электромагнитов

Электромагниты используются для управления тяжелыми металлическими объектами, такими как стальные балки и железные листы (рис. 137). Примером может служить подъемный электромагнит, который способен притягивать и перемещать большие металлические грузы. Электромагниты также применяются в сортировке и транспортировке материалов, например, в магнитных сепараторах, которые отделяют металлические примеси из сыпучих веществ (рис. 138). Принцип работы магнитного сепаратора основан на разнице в магнитных свойствах различных материалов: немагнитные частицы не реагируют на магнитное поле и свободно проходят через сепаратор, тогда как магнитные частицы притягиваются и удерживаются.

Магнитные сепараторы и их значение

Магнитные сепараторы используются в сельском хозяйстве и промышленности для очистки сырья от металлических включений. В таких устройствах сильное магнитное поле задерживает металлические частицы, отделяя их от потока сыпучих материалов (рис. 139). Это позволяет предотвратить повреждение оборудования и улучшить качество перерабатываемого сырья. Магнитные сепараторы также применяются для очистки сточных вод и переработки отходов, так как они эффективно извлекают металлические примеси из твердых и жидких сред. Таким образом, использование магнитных сепараторов повышает безопасность и эффективность производственных процессов.