Магнетизм — Задание Физика 8 Класс №00051604

Сила электромагнита здесь задана опытом: удерживаемый вес растёт и с силой тока, и с числом витков, то есть пропорционален произведению «витки $\times$ ток». Значит, надо узнать это произведение у первого электромагнита в последовательной цепи и у второго — в параллельной, а потом сравнить.

Сопротивление второй обмотки. Провод тот же, витки того же размера, а витков втрое меньше — значит, и провода в обмотке втрое меньше по длине. Сопротивление проводника пропорционально его длине:

$$R_2 = \dfrac{6}{3} = 2\text{ Ом}.$$

Последовательное соединение. Сопротивления складываются, ток в обоих электромагнитах один и тот же. По закону Ома:

$$I_{\text{посл}} = \dfrac{U}{R_1 + R_2} = \dfrac{4}{6 + 2} = 0{,}5\text{ А}.$$

У первого электромагнита произведение витков на ток $300\cdot 0{,}5 = 150$, и при этом он удерживает $2{,}4\text{ Н}$.

Параллельное соединение. Теперь на каждой обмотке всё напряжение источника, $4\text{ В}$. Ток во втором электромагните:

$$I_2 = \dfrac{4}{2} = 2\text{ А},$$

и произведение витков на ток у него $100\cdot 2 = 200$.

Удерживаемый вес пропорционален этому произведению:

$$F_2 = 2{,}4\cdot\dfrac{200}{150} = 3{,}2\text{ Н}.$$

Проверим себя через первый электромагнит в параллельной цепи. Ток в нём $4 : 6 = \dfrac{2}{3}\text{ А}$, произведение $300\cdot\dfrac{2}{3} = 200$ — столько же, сколько у второго. Так и должно быть: у первого витков втрое больше, но и сопротивление втрое больше, а ток втрое меньше. При параллельном подключении оба электромагнита удерживают одинаковый груз, $3{,}2\text{ Н}$.