2.4. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Мы несколько раз говорили, что магнитное поле может быть сильнее или слабее и что оно имеет направление. Действительно, вспомним, что в разных точках пространства около полюсов магнита стрелка компаса поворачивается по-разному.

Магнитные явления очень важны для электриков, поэтому займемся более подробным рассмотрением магнитного поля. Установим прежде всего количественную меру, пользуясь которой, можно сравнивать между собой разные магнитные поля и производить расчеты.

Сила магнитного поля определяется количественным значением величины, носящей название магнитной индукции, а также ее направлением.

Определяя скорость тела, недостаточно сказать 50 м/с, нужно еще сказать, в каком направлении это тело движется, например: под углом 45° к горизонту в направлении с востока на запад.

В этом отношении магнитная индукция похожа на такие величины, как скорость. Для ее полного определения нужно знать не только ее значение, но и направление.

Направление. В качестве направления магнитной индукции (силы магнитного поля) принято считать то, в котором располагается северный конец магнитной стрелки.

Количественное значение. Мерой количественного значения магнитной индукции может служить механическая сила, действующая на проводник с током: чем больше сила, испытываемая проводником, тем сильнее магнитное поле.

Единицы магнитной индукции. Сила магнитного поля (магнитная индукция) выражается в теслах (сокращенно Тл). В электрических машинах и трансформаторах магнитная индукция порядка . В лабораторных условиях достигаются поля порядка несколько десятков тесл.

2.5. СИЛА, ДЕЙСТВУЮЩАЯ НА ПРОВОДНИК С ТОКОМ

Расположим прямолинейный проводник перпендикулярно направлению поля, т. е. так, чтобы он образовал прямой угол с компасной стрелкой (рис. 2.11). В таких условиях опыт показывает, что на проводник действует сила F, равная произведению магнитной индукции В, длины проводника и тока

Это значит, что двукратное увеличение магнитного поля В приводит к двукратному увеличению силы F; десятикратное увеличение тока I влечет за собой десятикратное увеличение силы и т. д.

Сказанное можно представить такой математической формулой:

Здесь F — сила; В — индукция; — длина проводника; ток.

Если магнитная индукция измерена в теслах (Тл), длина проводника — в метрах (м), ток — в амперах (А), то значение силы будет выражено в ньютонах (Н).

Пример 1. Провод длиной 1 м расположен перпендикулярно направлению магнитного поля (рис. 2.11). Магнитная индукция равна 1,5 Тл. Ток в проводе равен 200 А. Чему равна механическая сила, действующая на провод?

Рис. 2.11. Проводник с током расположен между полюсами магнита. В таком устройстве легко измерить силу, действующую на участок проводника, отмеченный фигурной скобкой. Силы, действующие на параллельные участки проводников, взаимно уравновешиваются

Рис. 2.12. Правило левой руки

Пользуясь приведенной выше формулой, найдем:

Такого порядка силы мы встречаем в электрических машинах, где, однако, в магнитном поле располагается не один провод, а целый ряд проводов (обмотка машины).

Пример 2. В магнитном поле с индукцией 1 Тл расположено 100 связанных между собой проводничков с током 1 мА в каждом, длина каждого из проводничков 2 см. Проводнички расположены перпендикулярно направлению магнитного поля. Чему равна сила, действующая на связку проводничков?

(мН — миллиньютон, т. е. одна тысячная доля ньютона).

Такого порядка силы мы встречаем в измерительных приборах, где по тонким проводам рамки проходит малый измеряемый ток.

Правило левой руки.

Направление силы, действующей на проводник, определяется по правилу левой руки (рис. 2.12):

если расположить ладонь левой руки таким образом, чтобы магнитное поле было направлено к ладони (входило в ладонь), а четыре вытянутых пальца направить вдоль электрического тока, то отогнутый большой палец укажет направление силы.