Правило лівої руки Русі замкнутого провідника в магнітному полі Електромагнітна індукція

Правило лівої руки і електромагнітна індукція

Помістимо між полюсами постійного магніту провідник, по якому йде електричний струм. Ми відразу зауважимо, що провідник буде виштовхувати полем магніту з междуполюсного простору.

Пояснити це досить просто. Навколо провідника зі струмом утворюється власне магнітне поле, силові лінії якого з одного провідника збігаються з силовими лініями постійного магніту, а от з іншого боку провідника не збігаються. Тому з одного боку магнітне поле виявляється сконцентрованим, а з іншого - розрідженим. Тому на провідник впливає деяка сила, що давить на нього вниз. І якщо провідник не закріплений, то він буде рухатися.

Правило лівої руки

Для швидкого визначення напрямку руху провідника зі струмом поміщеного в, постійне магнітне поле існує так зване правило лівої руки.

Правило лівої руки звучить так: якщо помістити ліву руку між полюсами магніту так, щоб магнітні силові лінії входили в долоню, а чотири пальці руки збігалися з напрямком руху струму в провіднику, то великий відігнутий палець вкаже на напрямок руху провідника.

Іншими словами простіше, можна сказати, що на провідник зі струмом, діє деяка сила, яка прагне виштовхнути його перпендикулярно магнітним силовим лініям. Досвідченим шляхом можна дізнатися і її величину. Виявляється, що сила, з якою магнітне поле впливає на провідник зі струмом, прямо пропорційна силі струму і довжині тієї частини провідника, яка помішані в магнітному полі.

Це правило підходить для окремого випадку, якщо провідник знаходиться під прямим кутом до магнітних силових ліній. Якщо ж провідник зі струмом розташований не під прямим кутом до магнітних силових ліній, то сила, що діє на нього, буде пропорційна силі струму в провіднику і довжині проекції частини провідника, що знаходиться в магнітному полі, на площину, перпендикулярну магнітних силових ліній. Звідси відразу напрошується висновок: якщо провідник паралельний магнітних силових ліній, то сила, що діє на нього, дорівнює нулю. І навпаки якщо провідник перпендикулярний магнітних силових ліній, то сила, що впливає на нього, досягне максимального значення.

Сила, що надає вплив на провідник зі струмом, залежить і від магнітної індукції. Чим щільніше силові лінії, тим більше сила, що діє на провідник зі струмом. Тому, ми можемо дію магнітного поля на провідник зі струмом виразити таким визначенням:

Сила, що діє на провідник зі струмом, прямо пропорційна магнітної індукції, силі струму і довжині проекції, що знаходиться в магнітному полі, на площину, перпендикулярну магнітному потоку.

Необхідно додати, що дія магнітного поля на струм не залежить ні від матеріалу провідника, ні від розтину. Дія магнітного поля проявляється навіть при відсутності провідника, пропускаючи, між полюсами постійного магніту потік швидко йдуть електронів. Дія магнітного поля на струм знайшло широке застосування в науці і техніці. На цих принципах заснований пристрій електродвигунів, магнітоелектричних приладів для вимірювання напруги і сили струму, магнетронів, катодно-променевих трубок і т. Д. Дією магнітного поля застосовується для вимірювання маси та заряду електрона і навіть при вивченні будови речовини.

Електромагнітна індукція

Коли провідник з струмом, поміщений в магнітне поле, починає рухатися. Це явище магнітної індукції. Існує і зворотне явище: при русі замкнутого провідника в магнітному полі в ньому виникає електричний струм. Це вже називається електромагнітної індукції. Візьмемо провідник, з кінцями замкнутими на гальванометр, і швидко перетнемо цим провідником магнітне поле. При цьому ми помітимо, що стрілка гальванометра відхилиться в момент перетину силових ліній магнітного поля. Отже, по провіднику пройде електричний струм.

Перетнемо магнітне поле провідником в зворотному напрямку. Стрілка гальванометра знову відхилиться, але вже в інший бік. Це говорить про те, що по провіднику знову пройшов електричний струм, але вже в протилежному напрямку.

Таким чином, при перетині провідником магнітного поля в самому провіднику виникає ЕРС, напрямок якої визначається напрямом руху провідника. Ця ЕРС називається индуктированной ЕРС або ЕРС індукції, тобто наведення ЕРС в провіднику і є не що інше, як явище електромагнітної індукції.

При русі провідника разом з ним переміщаються і вільні носії заряду, що знаходяться в ньому. При вивченні магнітної індукції ми дізналися, що на електричні заряди, що рухаються в магнітному полі, діє сила в напрямку, перпендикулярному напрямку магнітного потоку. Тому при русі вільних носіїв заряду разом з провідником, які перетинають силові лінії, на них будуть діяти сили, що змушують переміщатися носії зарядів уздовж провідника, що і призводить до появи електричного струму в провіднику.

Якщо здійснювати переміщення провідника в магнітному полі з різною швидкістю, ми помітимо, що стрілка гальванометра або мікроамперметра буде відхилятися тим сильніше, чим вище швидкість перетину провідником магнітного поля. При дуже низькій швидкості переміщення провідника в ньому зовсім не генерується струм або, кажучи точніше, струм буде настільки малий, що гальванометр не в змозі його фіксувати.

Помістивши провідник в простір між полюсами, ми тим самим збільшуємо кількість магнітних силових ліній, які охоплюються замкнутим контуром провідника, а при зворотному русі провідника знижується число цих ліній, або, інакше, в першому випадку магнітний потік, що охоплює наш замкнутий контур, збільшується, а у другому випадку знижується. З цієї точки огляду виникнення індукційного струму в замкненому контурі ми можемо пояснити як зміна величини магнітного потоку всередині контура- більші чи менші відхилення стрілки гальванометра при різних швидкостях переміщення провідника говорить про те, що ЕРС індукції має залежність від швидкості зміни магнітного потоку всередині контуру.

При швидкому зростанні (або навпаки убуванні) магнітного потоку всередині контуру в ньому наводиться велика ЕРС індукції. а при повільному зміні - мала.

Електромагнітна індукція є основою багатьох електротехнічних приладів електродинамічних мікрофонів, звукознімачів. трансформаторів. різних приладів, генераторів електричного струму і т. д.