6.2.2. Действие магнитного поля на проводник с током

Если проводник с током поместить между полюсами магнита, то магнитные поля проводника и магнита будут взаимодействовать между собою. При этом силовые линии этих магнитных полей в тех местах, где они совпадают по направлению, будут сгущаться, а в тех местах, где они противоположны по направлению, - разрежаться.

Таким образом, с одной стороны проводника силовые линий будут гуще и они, как бы нажимая на проводник, будут его перемещать в сторону, где силовых линии будет меньше, как это схематично представлено на рис. 190 (перемещение проводника показано стрелкой). Если изменить направление тока в проводнике на противоположное, то сторона сгущения силовых линий также изменится и проводник будет перемещаться в противоположную сторону.

Рис.226. Действие магнитного поля на проводник с током (ток направлен от нас)

Направление перемещения проводника с током под действием магнитного поля определяется правилом левой руки. Это правило формулируется так: если расположить левую руку так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление перемещения проводника с током (рис. 227).

Рис.227 Правило левой руки

Если проводник изготовить в виде рамки и поместить его в магнитное поле так, чтобы одна из сторон рамки находилась под северным магнитным полюсом, а другая под южным, то в соответствии с правилом левой руки стороны рамки будут испытывать действие сил, направленных в разные стороны (одна — вправо, а другая—влево). Под действием этих сил рамка будет поворачиваться в магнитном поле. На этом свойстве взаимодействия магнитного поля и проводника с током основана работа электродвигателей, где электрическая энергия превращается в механическую.

6.2.3. Электромагнитная индукция. Самоиндукция и взаимоиндукция.

Вокруг каждого проводника, по которому проходит электрический ток, образуется магнитное поле. Такая неразрывная связь между электрическим током и магнетизмом используется для получения тока при помощи магнитного поля.

Так, если замкнутый проводник поместить между полюсами магнита и начать его перемещать или, оставив неподвижным проводник, перемещать магнит, то по замкнутому проводнику пойдет электрический ток. Возбуждение в проводнике электрического тока под действием магнитного поля носит название электромагнитной индукции, а электродвижущая сила, возникающая в проводнике в результате этого явления, называется индуктированной электродвижущей силой.

На принципе электромагнитной индукции основана работа генераторов электрического тока. Величина индуктированной э. д. с. зависит от ряда факторов: магнитной индукции В, длины проводника 1 и скорости его перемещения в магнитном поле. Если магнитные силовые линии пересекают проводник перпендикулярно, то величина индуктированной э.д.с. подсчитывается по формуле EL=BLV,

Где EL – индуктированная э.д.с., В

В – магнитная индукция, Т

L – длина проводника, м

V - скорость перемещения проводника в магнитном поле, м/с.

Направление индуктированной э. д. с. определяется по правилу правой руки: если расположить ладонь правой руки так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, а отставленный большой палец указывал направление движения проводника относительно магнитного поля, то вытянутые четыре пальца укажут

направление индуктированной э. д. с.

Самоиндукцией называется явление индуктирования э. д. с. в замкнутом контуре (в проводнике или электрической цепи) под действием изменения собственного магнитного потока в контуре при изменении тока в нем. Индуктируемая при этом э. д. с. называется э. д. с. самоиндукции. Электродвижущая э. д. с. самоиндукции зависит от количества витков катушки или обмотки, наличия в ней стальных сердечников и скорости изменения магнитного потока. При этом э. д. с. самоиндукции всегда направлена навстречу причине, вызвавшей ее появление.

Так, согласно правилу Ленца, при увеличении тока э. д. с. самоиндукции препятствует его нарастанию; при уменьшении, складываясь с э. д. с. источника тока, препятствует его убыванию. Электродвижущая сила самоиндукции возникает в обмотках и катушках электрических приборов и машин.

Для сравнения различных проводников в отношении их способности возбуждать э. д. с. самоиндукции вводится понятие о коэффициенте самоиндукции, или индуктивности, которая измеряется в генри (сокращенно Г). Индуктивностью в 1 генри обладает такая цепь, в которой при равномерном изменении тока со скоростью 1 ампер в секунду возникает э. д. с., равная 1 вольту.

Явлением взаимоиндукции называется возникновение э. д. с. в какой-либо обмотке под влиянием изменения поля другой обмотки, расположенной рядом с первой. Электродвижущая сила, возникающая при этом явлении, называется э. д. с. взаимоиндукции.

Цепь, в которой подводится изменяющийся по силе ток, называется обычно первичной, а цепь, в которой индуктируется з. д. с. взаимоиндукции, называется вторичной цепью. Взаимоиндуктивность, так же как и индуктивность, измеряется в генри. Величина индуктируемой по вторичной цепи э. д. с. зависит от скорости изменения тока в первичной цепи.

Явление взаимоиндукции широко используется в электротехнике в тех случаях, когда необходимо передать электроэнергию из одной цепи в другую без проводниковой связи между ними или, как принято говорить, электромагнитным путем. На этом явлении основана работа трансформаторов.