Задание №5 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Какой из перечисленных материалов принципиально не может использоваться для изготовления корпуса компаса: алюминий, пластмасса, железо?
Алюминий. Он относится к металлам, поэтому в грозу алюминиевый корпус будет проводить электрический ток, что опасно для человека.
Пластмасса. Это непрочный материал, поэтому пластмассовый корпус не будет надёжно защищать магнитную стрелку.
Железо, так как оно намагничивается в магнитном поле стрелки компаса, стрелка притягивается к корпусу, и показания компаса будут неверными.
Железо. Во влажном воздухе оно подвержено коррозии, что быстро приведёт к разрушению корпуса.
Правильный ответ
3
Пояснение
Решение.
Для того чтобы правильно ответить на этот вопрос, необходимо вспомнить принцип работы компаса и свойства различных материалов в магнитном поле.
1. Принцип работы компаса: Основным элементом компаса является магнитная стрелка, которая свободно вращается в горизонтальной плоскости. Она ориентируется вдоль силовых линий магнитного поля Земли, указывая направление «север — юг».
2. Взаимодействие с корпусом: Чтобы компас работал правильно, внешнее магнитное поле Земли должно беспрепятственно проникать внутрь корпуса, а сам корпус не должен создавать собственных магнитных полей, которые могли бы отклонить стрелку.
3. Свойства материалов:
— Пластмасса является диэлектриком и немагнитным материалом. Она никак не влияет на магнитное поле.
— Алюминий является парамагнетиком (очень слабо магнитным материалом), его магнитные свойства практически не проявляются в обычных условиях, поэтому он не мешает работе стрелки.
— Железо является ферромагнетиком. Это означает, что железо обладает способностью сильно намагничиваться даже в слабых магнитных полях.
4. Почему нельзя использовать железо: Если изготовить корпус из железа, то под действием магнитного поля самой стрелки корпус намагнитится. Между стрелкой и корпусом возникнет сила магнитного притяжения. В результате стрелка либо «прилипнет» к стенке корпуса, либо будет давать огромную погрешность, реагируя на намагниченный металл корпуса, а не на магнитное поле Земли. Это делает использование прибора невозможным.
5. Анализ вариантов: Варианты 1, 2 и 4 описывают эксплуатационные характеристики материалов (проводимость, прочность, коррозия), которые важны, но не являются принципиальным запретом для работы магнитного прибора. Только вариант 3 указывает на физическую причину, нарушающую сам принцип действия компаса.
Ответ: 3
Источник: ФИПИ