Магнитная индукция

§ 36. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Опыт   показывает,   что   на   проводник   с   током,   находящийся в магнитном   поле (рис. 30,а),   воздействует   механическая   сила,  стремящаяся   сместить   его.   Возникновение   этой   силы   можно пояснить   так.   Если   по   проводнику   течет   электрический   ток в направлении, указанном на рис. 30,6, то направления магнитных

линий магнита и поля, создаваемого током   слева от проводника, совпадают, усиливая общее магнитное поле. В то же время справа магнитные линии обоих магнитных полей взаимно вычитаются, ослабляя общее магнитное поле.

Магнитные линии общего поля, как бы стремясь укоротиться (рис. 30, в), создают усилие F, действующее на проводник в на­правлении, указанном стрелкой. Сила, действующая на проводник с током, будет возрастать по мере увеличения активной длины про­водника и тока, протекающего в нем. Эта сила также увеличивается, если слабый магнит, создающий магнитное поле малой интен­сивности, заменить сильным.

Из сказанного следует, что сила, с которой магнитное поле дей­ствует на проводник с током, пропорциональна силе тока, активной длине проводника l и интенсивности магнитного поля — магнитной индукции

где F- сила, н,

I – сила тока, а,

L –длина проводника, м

В – магнитная индукция, тесла (тл); 1 тс=1 вб/м²

Формула   (30)  верна лишь при перпендикулярном расположе­нии проводника с током к магнитным линиям равномерного магнит­ного поля. Если проводник находится в магнитном поле под каким-либо углом а по отношению к магнитным линиям, то сила

где а — угол между проводником и направлением магнитных линий. Направление силы, действующей на проводник с током, поме­щенный в магнитное поле, определяют посредством правила левой руки (рис. 31): если левую руку располо­жить в магнитном поле так, чтобы маг­нитные линии входили в ладонь, и напра­вить вытянутые четыре пальца по направ­лению тока, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

Пример. Вычислить, с какой силой магнитное поле, созданное током, действует на проводник, если магнитная индукция поля В=1,5 тл, рабочая длина проводника l=0,4 м и по нему протекает ток I=50 а.

Решение. Сила, действующая на провод­ник: F = BIl = 1,5x50x0,4=30 н.

Так как 1 н =0,102 кГ, то F=30 • 0,102=3,06кг.

На явлении взаимодействия магнит­ного поля и проводника с током основано устройство различных электрических ма­шин и приборов. Из формулы (30) сле­дует что магнитная индукция

Таким образом, магнитная индукция В— это величина, о кото­рой можно судить по силе действия магнитного поля на проводник с током, помещенный в пределах этого поля. Магнитная индукция является направленной величиной — физическим вектором, перпен­дикулярным силе, смещающей проводник с током.

Если на проводник с током в 1 а, длиной в 1 м, расположенный в равномерном магнитном поле перпендикулярно магнитным ли­ниям, действует сила в 1 н, то магнитная индукция такого поля рав­на 1 тл.

Величина в 10 000 раз меньшая, чем тесла, называется гауссом (1 тл = 1 вб/м²=10 000 гс). Гаусс — это единица магнитной индук­ции в системе CGSM.

Пример. Вычислить магнитную индукцию поля, если оно действует на про­водник с силой 6 н. Рабочая длина проводника, помещенного в магнитное поле, составляет 0,5 м, а сила тока, протекающая в нем, 30 а.

Решение. Магнитная индукция поля

Так как 1 тс=10 000 гс, то  В=0,4   тс=400  гс.

Магнитную индукцию можно наглядно представить,, если усло­виться изображать ее графически количеством магнитных линий, приходящихся на единицу площади (см2 или м2)) намагниченного материала, перпендикулярной направлению магнитных линий. Так, если на 1 см2 поверхности ферромагнитного материала приходится 2500 магнитных линий (2500 гс = 0,25 вб/м2), а на 1 см2 другого ма­териала приходится 7500 магнитных линий (7500 гс=0,75 вб/м2), то магнитная индукция во втором материале больше магнитной индук­ции в первом материале в три раза. Чем больше магнитная индук­ция, тем гуще расположены магнитные линии.