1
Acţiunea câmpului magnetic
asupra curentului electric.
Inductia câmpului magnetic.
Pentru a exprima cantitativ proprietaţile câmpului
magnetic va trebui să definim o mărime fizică vectorială. Noua mărime
fizică, notată cu simbolul , se numeşte inducţie magnetică.
Direcţia vectorului inducţie magnetică într-un punct al
câmpuli este tangentă la linia de câmp magmetic în acel punct, iar
sensul este acelaşi cu al liniei de câmp.Pentru a defini modulul
inducţiei magnetice, vom porni, ca şi în cazul câmpuli electric, de la
studiul acţiunii pe care o exercită câmpul asupra corpului de probă.
Drept corp de probă vom considera un conductor rectiliniu mobil,
parcurs de curent electric.
Din clasele anterioare ştiţi că forţa pe care o exrcită câmpul magnetic
asupra unui conductor străbătut de curent, numită forţă
electromagnetică ( ) este perpendiculară pe direcţia conductorului şi
pe liniile câmpului magnetic, deci şi pe vectorul , iar sensul ei
depinde de sensul curentului şi de sensul liniilor de câmp, deci şi de
sensul vectorului (fig10.7).Orientare forţei
electromagnetice poate fi găsită cu ajutorul reguli mâinii stângi.Spre
deosebire de câmpul electric, la care forţa este orientată pe direcţia
câmpului electric , în câmpul magnetic direcţia forţei nu
coincide cu
direcţia
inducţie magnetice .
Fig 10.7. Sensul forţei electromagnetice depinde de sensul curentului
electric prin conductor şi de sensul câmpului magnetic.
Pentru a găsi o expresie adecvată definiri lui
, vom studia factorii de care depinde forţa electromagnetică.
Experimentul 1. Se realizează dispozitivul din
fig.10.9,a. Cadrul mobil se leagă cu o aţa de cârligul de sub taler
unei balanţe, montată pe aceeaşi tijă cu suportul cadrului. Câmpul
magnetic între piesele polare ale bobinelor este aproape uniform. Se
echilibrează balanţa şi se potriveşte cadrul cadrul în poziţie
orizontală, la aproximativ 1cm de marginea superioară a pieselor
polare, astfel încât latura lui mobilă să fie între piesele polare
(fig.10.9,b). Se alimentează cu tensiune continuă bobinele şi cadrul.
Balanţa se dezechilibreză datorită forţei electromagnetice exercitate
de câmpul magnetic produs de bobine asupra laturii mobile a cadrului,
parcursă de curent.Reechilibrând balanţa cu etaloane de masă, se
determină mărimea forţei electromagnetice.
Menţinând constant curentul prin bobine, se variază intensitatea
curentului I prin cadru. Se măsoară forţa electromagnetică la fiecare
nouă valoare a curentului I . Se constată că forţa electromagnetică
este direct proporţională cu intensitatea curentului prin conductor:
F~I
1
Fig.10.9.
a)Dispozitiv pentru măsurarea forţei electromagnetice :b)latura mobilă
a cadrului se aşează între piesele polare ale bobinelor.
Un alt factor care poate influenţa mărimea forţei electromagnetice este
lungimea conductorului aflat în câmp.Astfel, două conductoare de
lungime egală, aşezate în prelungire şi parcurse de acelaşi curent, vor
fi acţionate împreună de o forţă dublă faţă de cea exercitată asupra
unuia singur, trei conductoare de o forţă triplă etc.Aşadar, forţa
electromagnetică este direct proporţională cu lungimea conductorului
aflat în câmp:
F~l.
Păstrând aceeaşi intensitate a curentului prin
bobine şi prin
cadru, şi aceeaşi lungime a laturii lui mobile, înlocuim latura mobilă
cu conductori din diferite materiale şi diferite grosimi. Constatăm că
forţa electromagnetică nu se modifică. Aşadar, raportul F/Il este
independent de corpul de probă.
Păstrând aceleaşi valori pentru intensitatea curentului din cadru I şi
lungimea laturii lui mobile l, variem intensitatea curentului din
bobinele care produc câmpul magnetic şi masurăm forţa electromagnetică.
Se constată că forţa electromagnetică are de fiecare dată altă valoare.
Aşadar, raportul F/Il ; independent de corpul de probă si specific
câmpului magnetic, poate servi pentru definirea inducţiei magnetice,
coform relaţiei:
(10.1)
Inducţia unui câmp magnetic uniform este o mărime
fizică
vectorială, al cărei modul este egal cu raportul dintre forţa cu care
acel câmp magnetic acţionează asupra unui conductor rectiliniu,
perpendicular pe liniile câmpului magnetic, şi produsul dintre
intensitatea curentului din conductor şi lungimea conductorului, aflat
în câmpul magnetic.
Unitatea de măsură a inducţiei magnetice în SI se
numeşte tesla, cu simbolul T:
.
Un câmp magnetic uniform are inductia de 1T daca
exercită o forţă
de 1N asupra fiecărui m din lungimea unui conductor, perpendicular pe
câmp, parcurs de un curent cu intensitatea de 1A.
Din relaţia (10.1) rezultă expresia forţei
electromagnetice, în cazul unui conductor perpendicular pe
liniile de câmp:
F=Bil.
(10.2)
În măsurătorile efectuate până aici, am aşezat mereu
conductorul
perpendicular pe liniile câmpului magnetic.Ce se întâmplă însă dacă
aşezăm conductorul paralel cu liniile de câmp?
|