Решебник по физике 8 класс Перышкин ФГОС §62

1. Нагревание проводника при прохождении по нему электрического тока описывается законом Джоуля-Ленца (Q = I²Rt). Он указывает на две возможности уменьшения потерь энергии на нагревание проводов: уменьшение сопротивления R проводов и силы тока I в них. Заметим, что зависимость количества теплоты от сопротивления линейная, а от силы тока – квадратичная. Поэтому уменьшение силы тока – более эффективный способ уменьшения потерь.

2. Чтобы при уменьшении силы тока передаваемая потребителю мощность P осталась постоянной, необходимо во столько же раз увеличить получаемое от генератора напряжение U (P = IU).

3. Трансформатор – это устройство, предназначенное для увеличения или уменьшения переменного напряжения и силы тока. В основе его работы лежит явление электромагнитной индукции. Число витков в обмотке трансформатора различно. При протекании в первичной обмотке трансформатора переменного тока витки вторичной обмотки пронизывает переменный магнитный поток. При этом на концах вторичной обмотки возникает переменное напряжение U₂. Величина U₂ определяется из соотношения:

   \(\frac{U_{1}}{U_{2}}\) = \(\frac{N_{1}}{N_{2}}\) , или U₂ = \(\frac{N_{2}}{N_{1}}\) U₁ .

Значит, при N₂ > N₁ трансформатор будет повышающим (так как U₂ > U₁), а при N₂ < N₁ – понижающим (в данном случае U₂ < U₁).

Трансформаторы применяются в электроэнергетике, электронике и радиотехнике.

Трансформаторы нашли широкое применение в быту, например, при подзарядке сотового телефона имеющийся в зарядном устройстве трансформатор понижает напряжение, полученное из осветительной сети и равное 220 В, до 5,5 В, пригодного для телефона. В телевизоре имеется несколько трансформаторов, поскольку для питания различных его узлов требуется напряжение от 1,5 В до 25 кВ.

4. Передача электроэнергии от электростанции к месту ее потребления осуществляется по схеме на рисунке 177:

   Напряжение, вырабатываемое генератором, обычно не превышает 25 кВ. а для оптимальной передачи электроэнергии на большие расстояния требуется напряжение порядка сотен киловольт. Поэтому ток с электростанции сначала подается на расположенную неподалеку повышающую трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается до нескольких сотен киловольт, и под таким напряжением подается на ЛЭП. Поскольку такое высокое напряжение не может быть предложено потребителю, то в конце линии его подают поочередно на несколько трансформаторных подстанций, понижающих напряжение до 380 или 220 В, а затем – на предприятия или в жилые дома.

Основным недостатком высоковольтной ЛЭП постоянного тока является необходимость преобразования типа тока из переменного в постоянный и обратно. Используемые для этого устройства требуют дорогостоящих запасных частей, так как, фактически, являются уникальными для каждой линии.

Преобразователи тока до́роги, и имеют ограниченную перегрузочную способность. На малых расстояниях потери в преобразователях могут быть больше, чем в аналогичной по мощности ЛЭП переменного тока.

Если последовательно с гальванометром подключить добавочное сопротивление – получится вольтметр, а если параллельно подключить шунт – амперметр.

1. Электромагнитные краны предназначены для выполнения перегрузочных, транспортных, монтажных и ремонтных работ на открытых площадках различных предприятий, а также в промышленных цехах и складских помещениях. Устройство специальных магнитных кранов аналогично устройству крюковых кранов общего назначения. Магнитные краны состоят из моста с механизмом передвижения, одной или двух тележек с механизмами подъёма и передвижения, кабины, закреплённой к металлоконструкции моста, и подъёмных электромагнитов, которые при выполнении необходимых технологических операций навешиваются на крюк или на траверсу. Для перемещения грузов различной длины кран может быть оборудован дополнительными сменными траверсами, которые крепятся на крюковых подвесках. Сами траверсы могут быть различной длины, а число и расположение магнитов на траверсе может варьироваться. В зависимости от длины транспортируемого груза необходимое число электромагнитов подвешивается к траверсе, таким образом, чтобы груз располагался симметрично относительно оси траверсы. Питание электромагнита осуществляется постоянным током напряжением в 220 вольт от выпрямителя через кабель. При этом кран оснащается дополнительным кабельным барабаном или корзиной для питания электромагнита при большой высоте подъёма. При работе в крюковом режиме, кабельный барабан отключают. Грузовые электромагниты могут монтироваться на крюковой подвеске или на траверсе (с гибким или жёстким подвесом), расположенной в продольном или поперечном направлении относительно моста.

В зависимости от назначения, грузоподъёмные электромагниты имеют различную форму и конструкцию и подразделяются на два основных типа: круглые и прямоугольные.

2. Магнитное поле Земли или геомагнитное поле – это гигантское магнитное силовое поле, окружающее нашу планету. По мнению учёных, магнитное поле играет важнейшую роль в том, чтобы Земля была пригодной для жизни. Оно защищает её на дальних подступах от вредоносных воздействий солнечного ветра и космического излучения. Основной источник магнитного поля находится внутри Земли – в ядре. В некотором упрощении можно сказать, что земной шар представляет собой полосовой магнит с осью, направленной приблизительно с севера на юг. Точки пересечения оси магнита с поверхностью Земли называются геомагнитными полюсами, которые на протяжении геологической истории Земли (4,5 млрд. лет) неоднократно менялись местами. Такую смену полюсов называют инверсией. Причина смены полярности до сих пор не ясна. При инверсии геомагнитных полюсов северный конец магнитной стрелки будет указывать на юг, а южный – на север. Постоянное движение геомагнитных полюсов является причиной колебаний магнитного склонения на поверхности Земли. Поэтому стрелка магнитного компаса указывает на север или юг приблизительно.

   Напряжённость геомагнитного поля невелика, на поверхности Земли она изменяется от 0.3 эрстед на магнитном экваторе до 0.6 эрстед на магнитных полюсах, которые, не совпадают с соответствующими географическими полюсами. Отклонение магнитных полюсов от географических в настоящее время достигает 2000-3000 км. Геомагнитное поле пронизывает все три оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу, воздействует на живую и неживую природу, на все четыре царства природы: растительное, животное, минеральное и, конечно, человеческое. Магнитное поле Земли также оказывает существенное влияние на климат и погоду. Изменения его интенсивности могут привести к значительным колебаниям в температуре, в атмосферном давлении и в частоте выпадения осадков, а также к бурям, ураганам и другим стихийным бедствиям.

Геомагнитное поле намагничивает все минералы и горные породы. Магнитную память о древнем геомагнитном поле сохраняют входящие в состав всех горных пород ферримагнитные минералы. Их естественная остаточная намагниченность появляется во время их образования и сохраняется полностью или частично до нашего времени. Оно также намагничивает почвы, оказывая заметное влияние на плодородие последних. Проведённые эксперименты показали, что подмагничивание почв в более сильных, чем земное, полях может ускорить рост растений. Этот любопытный факт прямой связи подмагничивания почв с их плодородием может иметь важное прикладное значение для сельского хозяйства.