16.4. Проводники с током в магнитном поле

Теория  /  16.4. Проводники с током в магнитном поле

Если в магнитное поле поместить проводник, по которому протекает ток, то он создает свое поле. Поля магнита и проводника с током, взаимодействуя между собой, создают силу, которая стремится вытолкнуть проводник из поля. Сила, действующая на проводник с током, равна произведению магнитной индукции, тока и длины той части проводника, которая находится в поле.

Направление этой силы определяется по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока, то большой палец укажет направление силы, приложенной к проводнику.

Если проводник перемещается в магнитном поле так, что он пересекает магнитные силовые линии, то в нем индуцируется электродвижущая сила. Направление этой  ЭДС определяется по правилу правой руки: если ладонь правой руки расположить так, чтобы силовые линии были направлены в ладонь, а большой палец указывал направление перемещения проводника, то четыре вытянутых пальца покажут направление индуцируемой э.д.с.

Величина этой ЭДС пропорциональна величине индукции, длине проводника и скорости его перемещения:

Если проводник пересекает линии поля под некоторым углом α (рис.16.7), то  ЭДС будет равна

При α = 0 Е = 0, так как проводник перемещается вдоль силовых линий, не пересекая их. При α = 90^о

При изменении тока в проводнике, витке или катушке изменяется магнитный поток, создаваемый этим током. Изменение магнитного потока индуцирует в проводнике (витке, катушке) ЭДС. В замкнутой электрической цепи с наведенной в ней  ЭДС протекает ток, направление которого определяется правилом Ленца:  индуцированный в проводнике ток всегда направлен таким образом, что его магнитное поле противодействует полю, вызвавшему его.

ЭДС,  индуцируемая таким образом, называется  ЭДС самоиндукции и определяется по формуле

Знак минус показывает, что ЭДС самоиндукции противодействует вызвавшему ее полю.

Здесь dФ – величина, на которую изменяется магнитный поток при изменении времени на dt, w – число витков в катушке.

Произведение величины магнитного потока, пронизывающего витки катушки, на число витков называется потокосцеплением. Если катушка не имеет ферромагнитного сердечника, то потокосцепление пропорционально силе тока:

где L – индуктивность катушки. Величину э.д.с. самоиндукции можно выразить через индуктивность: