Вопрос: Магнитное поле и его характеристики. Проводник с током в магнитном поле.

Магнитное поле и его характеристики. При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него образуется магнитное поле. Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направлении, перпендикулярном полю (рис. 34). Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле. Всякое изменение электрического поля приводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изменение магнитного поля сопровождается возникновением электрического поля. Электромагнитное поле распространяется со скоростью света, т. е. 300 000 км/с.

Если внести проводник с током в магнитном поле (рис. 86, а), то в результате сложения магнитных полей магнита и проводника произойдет усиление результирующего магнитного поля с одной стороны проводника (на чертеже сверху) и ослабление магнитного поля с другой стороны проводника (на чертеже снизу).Ш резуль­тате действия двух магнитных полей произойдет искривление

маг-нитных линий, и они, стремясь сократиться, будут выталкивать проводник вниз, (рис. 86, б).

Сила, действующая на про­водник с током, помещенный в магнитное иоле, называется электромагнитной силой. Направление этой си­лы можно определить по «правилу левой руки»: если левую руку расположить в магнитном поле так, чтобы магнитные линии, выходящие из северного полюса, как бы входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то большой отогнутый палец руки покажет направление действия силы (рис. 87).

Из рис. 88 видно, что на­правление силы, действующей на проводник, можно изменить,

либо меняя полюсы и изменяя этим направление магнитного поля, либо меняя направление тока в проводнике.

Если же поменять направление поля и направление тока в про­воднике одновременно, то направление силы, действующей на про­водник, не изменится.

Сила F, действующая на проводник с током, помещенный в маг­нитное поле (рис. 89), зависит от величины магнитной индукции В, величины тока I в проводнике, активной длины проводника l и синуса углаαмежду вектором индукции и направлением тока в проводнике:

Для прямолинейного проводника с током, помещенного перпенди­кулярно к направлению магнитного поля, сила, действующая на проводник, будет равна

так как в этом случае

Вышеприведенная формула является выражением закона элек­тромагнитных сил. Электромагнитные силы, действующие на проводники с током, которые распо­ложены в магнитном поле, исполь­зуются в различных электродвига­телях для получения вращающего момента, иными словами, для пре­образования электрической энер­гии в механическую. В электриче­ских генераторах (т. е. машинах, преобразующих механическую энергию в электрическую) эти силы создают тормозящий (противодей­ствующий) момент, который пре­одолевается первичным двигате­лем, приводящим в движение ге­нератор.

Электромеханические воздей­ствия магнитного поля на проводники с током используются также в магнитоэлектрических измери­тельных приборах, применяемых в цепях постоянного тока.