Проводник с током в поле постоянного магнита. Правило левой руки

 

Рисунок 1 - Проводник с током в поле постоянного магнита.

 

Если провод с током поместить в магнитное поле постоянного магнита, то левее от провода магнитные линии обеих полей ослабляют друг друга, так как направлены в разные стороны, а правее от провода усиливаются, так как направлены в одну сторону. Отсюда - правее от провода плотность магнитного поля (магнитных линий) увеличивается, и провод отталкивается в левую сторону. На рис.3. также показано, что направление силы, влияющей на провод, зависит от направления тока в проводнике. Значение силы, действующей на провод с током, I определяется следующим уравнением:

F = B·I·l, где

· F- сила, действующая на провод, в ньютонах (Н, N),

· B - плотность магнитного поля в теслах (Тл, Т),

· I - ток в проводе (А),

· l - длина провода в магнитном поле (м).

Направление действия силы можно найти по правилу левой руки:

если расположить ладонь левой руки так, чтобы линии магнитного поля входили в неё и четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отогнутый под прямым углом большой палец покажет направление силы.

Если угол α между направлением тока и направлением линий магнитного поля не равен 90˚, то сила F пропорциональна sinα, т.е. в этом случае:

F = B·I·l·sinα,

а её направление следует по - прежнему определять по правилу левой руки. Отсюда видно, если провод расположен параллельно магнитным линиям, то sinα = 0 и F также равна нулю.

Направление вектора В определяется по правилу левой руки.

 

 

Сила, воздействующая на электрический ток, не зависит от материалов, из которых создан проводник и площади его сечения. Даже если этого проводника вообще не будет, а движущиеся заряды станут перемещаться в другой среде между магнитными полюсами, то эта сила никак не изменится.

Если внутри магнитного поля во всех точках вектор В имеет одинаковое направление и величину, то такое поле считают равномерным.

Любая среда, обладающая магнитными свойствами, оказывает влияние на значение вектора индукции В.

Магнитный поток

Если рассматривать прохождение магнитной индукции через определенную площадь S, то ограниченная ее пределами индукция будет называться магнитным потоком.

 

Когда площадь наклонена под каким-то углом α к направлению магнитной индукции, то магнитный поток уменьшается на величину косинуса угла наклона площади. Максимальное же его значение создается при перпендикулярном расположении площади к ее пронизывающей индукции.

Ф=В·S

Единицей измерения магнитного потока является 1 Вб (вебер), определяемый прохождением индукции в 1 Тл (теслу) через площадь в 1 метр квадратный.

 

Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция — это явление, которое заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике в результате изменения магнитного поля, в котором он находится. Это явление открыл английский физик М. Фарадей в 1831 г. Суть его можно пояснить несколькими простыми опытами.

Описанный в опытах Фарадея принцип получения переменного тока используется в индукционных генераторах, вырабатывающих электрическую энергию на тепловых или гидроэлектростанциях. Сопротивление вращению ротора генератора, возникающее при взаимодействии индукционного тока с магнитным полем, преодолевается за счет работы паровой или гидротурбины, вращающей ротор. Такие генераторы преобразуют механическую энергию в энергию электрического тока.

Если массивный проводник поместить в переменное магнитное поле, то в этом проводнике благодаря явлению электромагнитной индукции возникают вихревые индукционные токи, называемые токами Фуко.

Вихревые токи возникают также при движении массивного проводника в постоянном, но неоднородном в пространстве магнитном поле. Токи Фуко имеют такое направление, что действующая на них в магнитном поле сила тормозит движение проводника. Маятник в виде сплошной металлической пластинки из немагнитного материала, совершающий колебания между полюсами электромагнита, резко останавливается при включении магнитного поля.

Во многих случаях нагревание, вызываемое токами Фуко, оказывается вредным, и с ним приходится бороться. Сердечники трансформаторов, роторы электродвигателей набирают из отдельных железных пластин, разделенных слоями изолятора, препятствующего развитию больших индукционных токов, а сами пластины изготовляют из сплавов, имеющих высокое удельное сопротивление.

Электромагнитная индукция в схемах и таблицах