Задание №19 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

В данной задаче описано устройство электромагнита. При протекании электрического тока по обмотке (проводу), намотанной на железный сердечник (гвоздь), вокруг провода возникает магнитное поле. Железо является ферромагнетиком, оно намагничивается в этом поле и значительно усиливает его. Сила, с которой электромагнит притягивает железные предметы, зависит от магнитной индукции создаваемого им поля.

Чтобы увеличить силу притяжения электромагнита, ученику необходимо усилить его магнитное поле. Это можно сделать следующими способами:

1. Увеличить число витков провода на гвозде.
Магнитная индукция поля, создаваемого катушкой, прямо пропорциональна количеству витков. Чем больше витков провода будет намотано на гвоздь (при неизменной силе тока), тем сильнее будет суммарное магнитное поле электромагнита.

2. Увеличить силу тока в цепи.
Магнитная индукция поля прямо пропорциональна силе тока, протекающего по проводнику. Согласно закону Ома для участка цепи $I = \frac{U}{R}$, увеличить силу тока можно двумя путями:
— использовать источник питания с большим напряжением $U$ (взять более мощную батарейку или соединить несколько батареек последовательно);
— уменьшить общее сопротивление цепи $R$ (например, использовать провод с большим поперечным сечением или из материала с меньшим удельным сопротивлением, если это возможно).

3. Использовать более массивный железный сердечник или сердечник с лучшими магнитными свойствами.
Хотя в условии дан конкретный гвоздь, теоретически замена сердечника на материал с большей магнитной проницаемостью также приведет к усилению магнитного действия.

Вывод: Для увеличения силы притяжения ученику проще всего увеличить количество витков провода на гвозде или использовать батарейку с большим напряжением для увеличения силы тока в обмотке.

Ответ: Увеличить число витков провода на гвозде или увеличить силу тока в цепи (например, подключив более мощную батарейку).

Источник: ФИПИ