Электронный учебно-методический комплекс по учебному предмету
Главная»Раздел 2. Электромагнетизм»Электромагнитная сила
2.5 Электромагнитная сила
На проводник с током в магнитном поле действует сила F. Эта сила тем больше, чем больше сила тока I в проводнике, индукция магнитного поля В, длина проводника и больше значение угла , под которым проводник расположен к линиям магнитной индукции.
Этот закон был установлен французским физиком А. Ампером в 1820 г., и сила F называется силой Ампера.
Направление силы F определяется по правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление электромагнитной силы, действующей на проводник» (рис. 2.5).
У большинства электрических машин и аппаратов проводники расположены практически перпендикулярно к направлению вектора магнитной индукции В и электромагнитная сила Fэм, представленная выражением (2.13), примет наибольшее значение:
Fэм = BlI (2.14)
При равномерном движении проводника электромагнитная сила (F) уравновешивается механической силой сопротивления (Fм)|Fэм| =|Fм|, т.е. электрическая машина будет работать в режиме электродвигателя.
На проводник с током, расположенный вдоль линий магнитной индукции, магнитное поле не действует, = 0 и Fэм = 0. Рассмотрим действие электромагнитных сил Fэм на рамку с током, помещенную в магнитное поле. Пусть силовые линии магнитного поля Ф направлены с «право» на «лево» (рис. 2.6), а рамка АВ расположена горизонтально и ток в проводнике А идет «от нас», а в проводнике А идет «от нас», а в проводнике В – «к нам». На основании правила левой руки электромагнитная сила, действующая на проводник А, направлена вверх, а на проводник В – вниз, при этом действует пара сил, которая повернет рамку, закрепленную на оси О, по часовой стрелке так, что силовые линии магнитного поля рамки Фр совпали по направлению с линиями магнитного поля Фn. Рамка АВ установится вертикально. В вертикальном положении рамки электромагнитные силы, действующие на части рамки А и В, противоположно направлены по одной прямой, проходящей через ось вращения рамки, и друг друга уравновешивают.
Из формулы (2.14) определим единицу измерения магнитной индукции (1 Тл):
т.е. за единицу магнитной индукции 1 Тл принимается магнитная индукция такого поля, в котором на 1 м длины проводника с током 1 А, расположенным перпендикулярно к направлению вектора магнитной индукции, действует сила 1 H. На практике пользуется и другими определением единицы измерения магнитной индукции 1 Тл. Из формулы Ф = BS имеем
Магнитная индукция равна 1 Тл, когда через поверхность площадью в перпендикулярно ей проходит магнитный поток 1 Вб.
При перемещении проводника с током I A длинной l м на расстояние d м совершается работа
A = Fd = BIld = BIS = IФ
где ld = S, а BS = Ф
Таким образом, работа по перемещению проводника с током в однородном магнитном поле равна:
А= IФ (2.15)
где Ф – магнитный поток, который пересекается проводником при его движении.
Вопросы для самоконтроля
1. Сформулируйте закон Ампера. Напишите формулу закона Ампера.
2. Для чего служит правило левой руки? Сформулируйте правило левой руки.
3. При каком условии проводник с током будет перемещаться в магнитном поле равномерно?
4. Какой единицей измеряется магнитная индукция? Что принято за единицу магнитной индукции один Тесла (1 Тл)?
5. Чему равна работа при перемещении проводника с током в магнитном поле? Напишите формулу работы.
