Pôsobenie magnetického poľa na vodič s prúdom

Ak sa pokúsime dať k sebe dva rovnaké permanentné prstencové magnety s opačnými pólmi, potom sa v určitom bode, keď sa priblížia, začnú k sebe stále viac priťahovať.

A ak sa pokúsite priblížiť tie isté magnety, ale s pólmi rovnakého mena, potom v určitej vzdialenosti budú stále viac brániť tejto konvergencii, budú sa snažiť rozširovať do strán, akoby sa navzájom odpudzovali.

To znamená, že v blízkosti magnetov je nejaká nehmotná hmota, ktorá vykazuje tieto vlastnosti, pôsobí na magnety mechanicky a sila tohto efektu nie je rovnaká v rôznych vzdialenostiach od magnetov, čím je bližšie, tým je silnejšia. .Táto nehmotná záležitosť sa nazýva magnetické pole.

Veda už dávno vie, že zdrojom magnetického poľa je elektrický prúd. V permanentných magnetoch sú tieto mikroprúdy vo vnútri molekúl a atómov, ale takýchto prúdov je veľmi veľa a celkové magnetické pole je magnetické pole. permanentný magnet.

Ak vezmeme samostatný vodič s prúdom, potom má tiež magnetické pole.A toto magnetické pole je schopné interagovať s inými magnetickými poľami rovnakým spôsobom. To znamená, že vodič s prúdom interaguje s vonkajším magnetickým poľom.

Zákon o interakcii vodiča s prúdom a magnetickým poľom stanovil francúzsky fyzik Andre-Marie Ampere v prvej polovici 19. storočia.

Ampér experimentálne ukázal, že na vodič s prúdom v magnetickom poli pôsobí sila, ktorej smer a veľkosť závisí od veľkostí a relatívnej polohy prúdu a vektora magnetickej indukcie magnetického poľa, v ktorom sa vodič prúdu nachádza. Táto sila sa dnes nazýva Ampérová sila... Tu je jeho vzorec:

Tu:

a je uhol medzi smerom prúdu a vektorom magnetickej indukcie;

B — magnetická indukcia vonkajšieho magnetického poľa v mieste vodiča s prúdom;

I je množstvo prúdu v drôte;

l je aktívna dĺžka vodiča pod prúdom.

Veľkosť sily pôsobiacej na stranu magnetického poľa na vodič s prúdom sa číselne rovná súčinu modulu magnetickej indukcie dĺžky prvku vodiča umiestneného v magnetickom poli a veľkosti prúdu. vo vodiči a je tiež úmerná sínusu uhla medzi smerom prúdu a smerom vektora magnetickej indukcie.

Smer Ampérovej sily sa určuje podľa pravidla ľavej ruky: ak je ľavá ruka umiestnená tak, že kolmá zložka vektora magnetickej indukcie B vstupuje do dlane a štyri vystreté prsty smerujú v smere prúdu, potom palec, ohnutý o 90 stupňov, bude ukazovať smer sily pôsobiacej na segment drôtu s prúdom, to znamená smer ampérovej sily.

Pretože magnetické pole sa riadi princípom superpozície polí, magnetické pole vodiča s prúdom a magnetické pole, v ktorom sa vodič nachádza, sa v priestore okolo vodiča sčítajú.

Výsledkom je, že obraz interakcie prúdu s magnetickým poľom vyzerá, ako keby sa drôt posúval z oblasti, kde je magnetické pole koncentrovanejšie, do oblasti, kde je magnetické pole menej koncentrované.

Oblasť, kde je magnetické pole silnejšie, si možno predstaviť ako vyplnenú pevne natiahnutými vláknami, ktoré majú tendenciu tlačiť vodič v smere, kde sú vlákna slabšie.