Правило левой руки и электромагнитная индукция

Объяснить это достаточно просто. Вокруг проводника с током образуется собственное магнитное поле, силовые линии которого с одной проводника совпадают с силовыми линиями постоянного магнита, а вот с другой стороны проводника не совпадают. Поэтому с одной стороны магнитное поле оказывается сконцентрированным, а с другой - разреженным. Поэтому на проводник воздействует некоторая сила, давящая на него вниз. И если проводник не закреплен, то он будет двигаться.

Правило левой руки

Для быстрого определения направления движения проводника с током помещенного в, постоянное магнитном поле существует так называемое правило левой руки.

Правило левой руки звучит так: если поместить левую руку между полюсами магнита так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца руки совпадали с направлением движения тока в проводнике, то большой отогнутый палец укажет на направление движения проводника.

Другими словами попроще, можно сказать, что на проводник с током, действует некоторая сила, стремящаяся вытолкнуть его перпендикулярно магнитным силовым линиям. Опытным путем можно узнать и ее величину. Оказывается, что сила, с которой магнитное поле воздействует на проводник с током, прямо пропорциональна силе тока и длине той части проводника, которая помешена в магнитном поле.

Это правило подходит для частного случая, если проводник находится под прямым углом к магнитным силовым линиям. Если же проводник с током расположен не под прямым углом к магнитным силовым линиям, то сила, действующая на него, будет пропорциональна силе тока в проводнике и длине проекции части проводника, находящейся в магнитном поле, на плоскость, перпендикулярную магнитным силовым линиям. Отсюда сразу напрашивается вывод: если проводник параллелен магнитным силовым линиям, то сила, действующая на него, равна нулю. И наоборот если проводник перпендикулярен магнитных силовых линий, то сила, воздействующая на него, достигнет максимального значения.

Сила, оказывающая воздействие на проводник с током, зависит и от магнитной индукции. Чем плотнее силовые линии, тем больше сила, действующая на проводник с током. Поэтому, мы можем действие магнитного поля на проводник с током выразить следующим определением:

Сила, действующая на проводник с током, прямо пропорциональна магнитной индукции, силе тока и длине проекции, находящейся в магнитном поле, на плоскость, перпендикулярную магнитному потоку.

Необходимо добавить, что действие магнитного поля на ток не зависит ни от материала проводника, ни от сечения. Действие магнитного поля проявляется даже при отсутствии проводника, пропуская, между полюсами постоянного магнита поток быстро идущих электронов. Действие магнитного поля на ток нашло широкое применение в науке и технике. На этих принципах основано устройство электродвигателей, магнитоэлектрических приборов для измерения напряжения и силы тока, магнетронов, катодно-лучевых трубок и т. д. Действием магнитного поля применяется для измерения массы и заряда электрона и даже при изучении строения вещества.

Электромагнитная индукция

Когда проводник с током, помещенный в магнитное поле, приходит в движение. Это явление магнитной индукции. Существует и обратное явление: при движении замкнутого проводника в магнитном поле в нем возникает электрический ток. Это уже называется электромагнитной индукцией. Возьмем проводник, с концами замкнутыми на гальванометр, и быстро пересечем этим проводником магнитное поле. При этом мы заметим, что стрелка гальванометра отклонится в момент пересечения силовых линий магнитного поля. Следовательно, по проводнику пройдет электрический ток.

Пересечем магнитное поле проводником в обратном направлении. Стрелка гальванометра опять отклонится, но уже в другую сторону. Это говорит о том, что по проводнику снова прошел электрический ток, но уже в противоположном направлении.

Таким образом, при пересечении проводником магнитного поля в самом проводнике возникает ЭДС, направление которой определяется направлением движения про­водника. Эта ЭДС называется индуктированной ЭДС или ЭДС индукции, то есть наведение ЭДС в проводнике и есть не что иное, как явление электромагнитной индукции.

При движении проводника вместе с ним перемещаются и свободные носители заряда, находящиеся в нем. При изучении магнитной индукции мы узнали, что на электрические заряды, движущиеся в магнитном поле, действует сила в направлении, перпендикулярном направлению магнитного потока. Поэтому при движении свободных носителей заряда вместе с проводником, пересекающим силовые линии, на них будут действовать силы, заставляющие перемещаться носители зарядов вдоль проводника, что и приводит к появлению электрического тока в проводнике.

Если осуществлять перемещение проводника в магнитном поле с различной скоростью, мы заметим, что стрелка гальванометра или микроамперметра будет отклоняться тем сильнее, чем выше скорость пересечения проводником магнитного поля. При очень низкой скорости перемещении проводника в нем совершенно не генерируется ток или, говоря точнее, ток будет настолько мал, что гальванометр не в состоянии его фиксировать.

Помещая проводник в пространство между полюсами, мы тем самым увеличиваем количество магнитных силовых линий, охватываемых замкнутым контуром проводника, а при обратном движении проводника снижается число этих линий, или, иначе, в первом случае магнитный поток, охватывающий наш замкнутый контур, увеличивается, а во втором случае снижается. С этой точки обзора возникновение индукционного тока в замкнутом контуре мы можем объяснить как изменение величины магнитного потока внутри контура; большие или меньшие отклонения стрелки гальванометра при различных скоростях перемещения проводника говорит о том, что ЭДС индукции имеет зависимость от скорости изменения магнитного потока внутри контура.

При быстром возрастании (или наоборот убывании) магнитного потока внутри контура в нем наводится большая ЭДС индукции, а при медленном изменении — малая.

Электромагнитная индукция является основой многих электротехнических приборов электродинамических микрофонов, звукоснимателей , трансформаторов, различных электроизмерительных приборов, генераторов электрического тока и т. д.