Проводник с током в магнитном поле

Если поместить в магнитное поле проводник с током, то между электронами, проходящими по проводнику, и магнитным полем возникнут электромагнитные силы, которые, складываясь, образуют результирующую силу, стремящуюся вытолкнуть проводник из магнитного поля.

Направление действия силы определяют по правилу левой руки: ладонь левой руки надо расположить так, чтобы силовые линии входили в нее, четыре вытянутых пальца совместить с направлением тока, тогда отогнутый большой палец укажет направление действия силы (рис.16).

Виток с током в магнитном поле.

Если поместить в магнитное поле не проводник, а виток (или катушку) и расположить его вертикально, то, применяя правило левой руки к верхней и нижней сторонам витка, получим, что электромагнитные силы, действующие на них, будут направлены в разные стороны. Возникает вращающий момент, который вызовет поворот витка. Виток будет поворачиваться, пока не займет горизонтальное положение (рис.17).

Электромагнитная индукция.

1. Если проводник движется в постоянном магнитном поле (пересекает силовые линии), то в нем наводится э.д.с. е=Вlvsinα– закон электромагнитной индукции Фарадея.

Направление индуцированной э.д.с. определяется по правилу правой руки: правую руку расположить так, чтобы силовые линии поля входили в ладонь, большой отогнутый палец показывал направление движения проводника, то вытянутые пальцы укажут направление э.д.с.

2. Если каким-либо образом изменять магнитный поток, пронизывающий неподвижный виток (рис.19), то индуцированная э.д.с. e=-ΔΦ/Δt

Направление э.д.с. в неподвижном замкнутом контуре определяется по правилу Максвелла: если замкнутый контур пронизывается уменьшающимся магнитным потоком, то э.д.с. индукции направлена в ту сторону, в которую приходится вращать рукоятку буравчика, ввинчиваемого поступательно по направлению магнитных линий, если магнитный поток увеличивается, то направление э.д.с. обратное.

Индукционные токи возникают не только в изолированных проводниках и обмотках, но и в сплошных металлических массах, которые подвергаются действию изменяющихся магнитных полей. Эти токи называются вихревыми и вызывают дополнительные потери на нагревание.

Для ослабления вихревых токов сердечники электрических машин собирают из отдельных изолированных пластин.

Самоиндукция.

Если по витку протекает ток, изменяющийся по величине или направлению, то в нем наводится э.д.с., которая называется э.д.с. самоиндукции.

Направление э.д.с. самоиндукции определяется по правилу Ленца: э.д.с. самоиндукции всегда имеет такое направление, при котором она препятствует изменению вызвавшего ее тока.

При постоянном токе этот процесс наблюдается в момент замыкания и размыкания цепи.

В момент замыкания магнитный поток, создаваемый протекающим по цепи током увеличивается, а появляющаяся э.д.с. препятствует увеличению тока, в момент размыкания ток уменьшается, а э.д.с. самоиндукции препятствует уменьшению тока. Т.о. при замыкании и размыкании цепей ток нарастает и падает постепенно.

Если замкнутый проводник состоит из одного витка, то магнитный поток, пронизывающий контур этого проводника при постоянной магнитной проницаемости пропорционален току, протекающему по проводнику.

Обозначим коэффициент пропорциональности L, получим Ф=LI,

L=Ф/I (Гн),где L индуктивность данного проводника.

Если имеется обмотка из w витков, то L= wФ/I=Ψ/I,

Ψ(пси)-потокосцепление.

Если в цепи, обладающей индуктивностью L, ток за время Δt изменяется на величину ΔI, то в такой цепи наводится э.д.с. самоиндукции

e= LΔI/Δt.

Э.д.с. самоиндукции пропорциональна скорости изменения тока.

Взаимоиндукция.

Взаимоиндукцией называется явление индуцирования э.д.с. в проводнике или катушке при изменении магнитного потока создаваемого другим проводником или катушкой. Индуцируемая таким образом э.д.с. называется э.д.с взаимоиндукции. З.д.с взаимоиндукции, как и самоиндукции, пропорциональна скорости изменения ток, создающего этого поля, кроме того зависит от числа витков обеих катушек и их взаимного расположения (рис.20).

Направление определяется по правилу Ленца.