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 = 90о
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:
