1.3. Действие магнитного поля на проводник с током.

Так как вокруг проводника с током существует магнитное поле, то внешнее магнитное поле вступает во взаимодействие с собственным магнитным полем проводника. Таким образом, на проводник с током, помещенный во внешнее магнитное поле, действует со стороны этого поля сила, называемая силой Ампера.

Проводник с силой тока I и длиной l помещен во внешнее магнитное поле с индукцией В (рис.55). На этот проводник действует сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки.

Получим выражение для силы Ампера.

Подставим выражение в закон Ампера в дифференциальной форме, получим:

Получили формулу Ампера, которая определяет силу, с которой внешнее магнитное поле действует на проводник с током.

Рисунок 55.

- формула Ампера

- угол между направлением силы тока в проводнике и вектором магнитной поле индукции.

1.4 Виды магнетиков. Гистерезис.

Все вещества по своим магнитным свойствам делятся на три класса:

1. диамагнетики (<1, ослабляют внешнее магнитное поле,F, S, C, сурьма)

2. парамагнетики (>1, усиливают внешнее магнитное поле,Al, W, Pt, щелочно-земельные металлы)

3. ферромагнетики (незначителен, >>1(значительно больше 1), значительно усиливают внешнее магнитное поле,Ni,Co).

Значимость от напряженности внешнего магнитного поляdH не линейная (имеет экстремум) (рис. 56 а), в связи с этим у ферромагнетиков наблюдается явление гистерезиса.

а). б).

Рисунок 56.

Явление гистерезиса заключается в отставании изменения вектора от изменения напряженности магнитного поля Н (рис.56б).

Если площадь петли гистерезиса для материала большая, то говорят о магнитожестких материалах, которые применяются для изготовления постоянных магнитов, а если маленькая – то о магнитомягких, применяемых, например, при изготовлении трансформаторов, статоров и роторов электрических машин.

1.5. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея.

Явление возникновения ЭДС в замкнутом контуре под действием переменного магнитного потока, пронизывающего этот контур называется электромагнитной индукцией. Это явление было открыто английским физиком Фарадеем.

Закон Фарадея.

ЭДС индукции, возникающая в замкнутом контуре, под действием внешнего магнитного поля, пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пронизывающий это контур.

Правило Ленца.

Возникающая ЭДС в замкнутом контуре, создает в нем электрический ток такого направления, что его собственное магнитное поле препятствует изменению внешнего магнитного поля.

Согласно правилу Ленца, в законе Фарадея необходимо ставить знак “–“.

Ток, который возникает в замкнутом контуре, под действием изменения внешнего магнитного поля называется индукционным.

Закон Фарадея лежит в основе работы генератора переменного тока.

1.6.Получение переменного тока

Если относительно магнитного поля перемещать проводник, то вследствие электромагнитной индукции в нем возникает ЭДС.

Рисунок 57.

Пусть проводник выполнен в виде рамки, которая имеет площадь Sи может вращаться вокруг оси перпендикулярной однородному магнитному полю (В=Const). Контур пронизывается магнитным потоком (рис.57)

,

где α =ωtугол между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к плоскости расположения рамки.

При вращении рамки поток вектора магнитной индукции, пронизывающий контур, периодически изменяется и согласно закону Фарадея возникает ЭДС индукции

. То есть в контуре проводника возникает переменная электродвижущая сила, изменяющаяся по закону синуса.

В замкнутой цепи возникает переменный ток

,

Сила тока и напряжение переменного тока изменяются синусоидальному и конусоидальному законам, а направление переменного тока в следствии правила Ленца изменяется на противоположное.