induCţia magnetiCă. Forţa eleCtromagnetiCă să ne amintim Pentru a defini mărimea fizică ce caracterizează câmpul magnetic, vom trece în revistă mărimile respective introduse pentru câmpul gravi taţional și cel electrostatic. În ambele cazuri se cercetează acţiunea câmpului asupra unui corp de probă, introdus în fiecare dintre ele. În cazul câmpului gravitaţional, corpul de probă este un corp puncti form de masă m. La introducerea în unul și același punct al câmpului a corpurilor de probă de mase m diferite, asupra lor acţio nează forţe diferite. Experimentele arată însă că raportul rămâne constant. Anume această mărime = , denu mită intensitate a câm pului gravitaţional, este considerată caracteristica de forţă a acestuia. Corpul de probă în cazul câmpului electrostatic reprezintă un corp puncti form electrizat cu sarcina q. La introducerea corpurilor de probă cu sar cini diferite q în unul și același punct al câmpului, asupra acestora acţio nează forţe diferite, raportul fiind același. Raportul = este caracteristica de forţă, denumită intensitate a câm pului electric. Pentru a cerceta câmpul magnetic, efectuăm experimentul următor. De un dinamometru sensibil suspendăm un cadru de forma unui triunghi isoscel format din mai multe spire conductoare, izolate între ele. Latura inferioară a cadrului se află între polii unor magneţi permanenţi în formă de potcoa vă (fig. 1.5). Dinamometrul indică forţa de greutate a cadrului. Montăm circuitul format din cadru, sursă de curent, ampermetru și reostat (în figură nu sunt indicate). Dacă intensitatea curentului printr-o spiră este egală cu I, intensitatea lui prin latura cadru lui este egală cu NI, unde N este numă rul de spire. În prezenţa curentului electric, asupra porţiunii de cadru aflată între polii magnetici acţionează o forţă, iar indicaţia dinamometrului se mărește sau se micșo rează în funcţie de sensul curentului în cadru. Prin urmare, câmpul magnetic acţionează asupra con duc to rului parcurs de curent electric cu o forţă denumită forţă electromagnetică Fm. Cal culând dife renţa indica ţii lor dinamometrului, se determină valoa rea forţei electromagnetice. Fig. 1.5
8
Un tesla (T) este inducţia câmpului magnetic omo gen, care acţionează cu o forţă maximă de 1 N asupra porţiunii cu lungimea de 1 m a unui conduc tor rectiliniu destul de lung, parcurs de un curent electric de intensitate 1 A. Direcţia și sensul vectorului inducţiei magnetice sunt indicate de direcţia sud-nord (S–N) a acului magnetic situat în locul respectiv al câmpului. Introducerea vectorului inducţiei necesită preci zarea unor noţiuni menţionate mai sus. linie magnetică a fost definită linia în fiecare punct al căreia direcţia tangentei coincide cu cea a acului magne tic (tema 1.1). Prin urmare, în fiecare punct al acestei linii vectorul are direcţia tangentei ei. Acest lucru justifică precizarea denumirii complete a liniei mag ne tice – linie de inducţie mag ne tică. În corespundere cu cele menţionate în tema 1.1, liniile de inducţie sunt linii închise. Câmpul ale cărui linii sunt în chise este numit câmp turbionar. Prin urmare, câmpul magnetic este turbionar. Încă o precizare: câmp omogen este câmpul în toate punctele căruia inducţia magnetică este aceeași. Pornind de la formula (1.1), exprimăm forţa electro magne tică maximă Fmax = IlB . (1.2) După cum s-a menţionat, forţa electromagnetică este maximă, dacă conductorul rectiliniu este perpen dicular pe vectorul inducţiei mag ne tice . S-a stabilit că, la rândul său, forţa electromagnetică max este perpendiculară atât pe conductor, cât și pe vectorul . Sensul acestei forţe se determină, cel mai frecvent, folosind regula mâinii stângi: Dacă aşezăm mâna stângă astfel încât liniile de inducţie magnetică să intre perpendicular în palmă, iar cele patru degete întinse să indice sensul curen tului electric, atunci degetul mare, poziţionat lateral sub unghi drept faţă de celelalte în planul palmei, indică sensul forţei electro mag netice (fig. 1.6, a). Regula dată a fost for mu la tă de către fizicianul englez John A. Fleming (1849–1945) și, dato rită acestui fapt, îi poartă numele. În cazul în care inducţia magnetică nu este perpen di cu lară pe conductor, formând cu el un unghi arbitrar α, vectorul se descompune în două compo nente: || – paralelă cu conductorul și – perpen diculară pe el (fig. 1.6, b). Așadar, acţiunea mag
Variind intensitatea curentului I cu ajutorul reostatului, stabilim că Fm ~ I. Pentru a modifica lun gi mea l a porţiunii de conductor, aflată în câmp magnetic, se folosesc mai mulţi magneţi de același fel. Se constată că în cazul a doi magneţi forţa electro magnetică este de două ori mai mare decât în cazul numai a unuia din ei, stabilindu-se astfel că Fm ~ l. Rotind magneţii în jurul axei verticale, modifi căm unghiul α dintre conductorul parcurs de curent și linia magnetică. Se observă că micșorarea acestui unghi este însoţită de micșorarea forţei electro mag netice. Să introducem caracteristica de forţă a câmpului magnetic. Vom admite, pentru simplitate, că acesta este omogen. Câmpul magnetic acţionează asupra conductorului parcurs de curent. De aceea în calitate de corp de probă se ia o porţiune rectilinie a con ducto rului, denumită element de curent. El este caracterizat atât de intensitatea curentului I în el, cât și de lungimea l a porţiunii, adică de produsul Il. După cum s-a menţionat, forţa electromagnetică ce acţionează asupra elementului de curent depinde nu numai de produsul Il, ci și de orientarea elementului de curent faţă de câmpul magnetic. Forţa este maximă (F = Fmax), dacă conductorul este perpendicular pe liniile magnetice și este nulă (F = 0), dacă conductorul este orientat de-a lungul acestor linii. S-a stabilit că pentru locul dat al câmpului magnetic forţa Fmax ia valori di fe rite pentru valori diferite ale produsului Il, dar mărimea Fmax Il rămâne con-stantă. Această mărime este considerată caracteristica de forţă a câmpu lui magnetic cu denumirea de inducţie a câmpului magnetic sau, simplu, inducţie magne tică, cu simbolul . Astfel, conform definiţiei, valoarea inducţiei magnetice B = Fmax Il . (1.1) Inducţia magnetică este o mărime vectorială al cărei modul este egal cu rapor tul dintre valoarea forţei maxime, care acţionează din partea câmpului magnetic omogen asupra unei por ţiuni rectilinii de conductor, şi produsul inten sităţii curentului în con duc tor la lungimea acestei porţiuni. Unitatea de inducţie magnetică este numită tesla (t), în memoria savan tului croat Nicola Tesla (1856– 1943), considerat fondator al industriei electro teh nice moderne. Conform formulei (1.1), avem: [B] = [Fmax] [I][l] = N A·m = T, adică 1 T = 1 N/(A·m).
9
ne tică asupra conductorului este efectuată numai de componenta . Respectiv, forţa electromagnetică: Fm = IlB. Stu diind figura 1.6, b, observăm că B = B sinα. Astfel, obţinem expresia generală a forţei electro magnetice Fm = IlB = IlBsinα. (1.3) La determinarea sensului forţei m , în acest caz, folo sim regula mâinii stângi cu o singură deosebire: în palmă intră componenta a inducţiei magnetice.
8
Un tesla (T) este inducţia câmpului magnetic omo gen, care acţionează cu o forţă maximă de 1 N asupra porţiunii cu lungimea de 1 m a unui conduc tor rectiliniu destul de lung, parcurs de un curent electric de intensitate 1 A. Direcţia și sensul vectorului inducţiei magnetice sunt indicate de direcţia sud-nord (S–N) a acului magnetic situat în locul respectiv al câmpului. Introducerea vectorului inducţiei necesită preci zarea unor noţiuni menţionate mai sus. linie magnetică a fost definită linia în fiecare punct al căreia direcţia tangentei coincide cu cea a acului magne tic (tema 1.1). Prin urmare, în fiecare punct al acestei linii vectorul are direcţia tangentei ei. Acest lucru justifică precizarea denumirii complete a liniei mag ne tice – linie de inducţie mag ne tică. În corespundere cu cele menţionate în tema 1.1, liniile de inducţie sunt linii închise. Câmpul ale cărui linii sunt în chise este numit câmp turbionar. Prin urmare, câmpul magnetic este turbionar. Încă o precizare: câmp omogen este câmpul în toate punctele căruia inducţia magnetică este aceeași. Pornind de la formula (1.1), exprimăm forţa electro magne tică maximă Fmax = IlB . (1.2) După cum s-a menţionat, forţa electromagnetică este maximă, dacă conductorul rectiliniu este perpen dicular pe vectorul inducţiei mag ne tice . S-a stabilit că, la rândul său, forţa electromagnetică max este perpendiculară atât pe conductor, cât și pe vectorul . Sensul acestei forţe se determină, cel mai frecvent, folosind regula mâinii stângi: Dacă aşezăm mâna stângă astfel încât liniile de inducţie magnetică să intre perpendicular în palmă, iar cele patru degete întinse să indice sensul curen tului electric, atunci degetul mare, poziţionat lateral sub unghi drept faţă de celelalte în planul palmei, indică sensul forţei electro mag netice (fig. 1.6, a). Regula dată a fost for mu la tă de către fizicianul englez John A. Fleming (1849–1945) și, dato rită acestui fapt, îi poartă numele. În cazul în care inducţia magnetică nu este perpen di cu lară pe conductor, formând cu el un unghi arbitrar α, vectorul se descompune în două compo nente: || – paralelă cu conductorul și – perpen diculară pe el (fig. 1.6, b). Așadar, acţiunea mag
Variind intensitatea curentului I cu ajutorul reostatului, stabilim că Fm ~ I. Pentru a modifica lun gi mea l a porţiunii de conductor, aflată în câmp magnetic, se folosesc mai mulţi magneţi de același fel. Se constată că în cazul a doi magneţi forţa electro magnetică este de două ori mai mare decât în cazul numai a unuia din ei, stabilindu-se astfel că Fm ~ l. Rotind magneţii în jurul axei verticale, modifi căm unghiul α dintre conductorul parcurs de curent și linia magnetică. Se observă că micșorarea acestui unghi este însoţită de micșorarea forţei electro mag netice. Să introducem caracteristica de forţă a câmpului magnetic. Vom admite, pentru simplitate, că acesta este omogen. Câmpul magnetic acţionează asupra conductorului parcurs de curent. De aceea în calitate de corp de probă se ia o porţiune rectilinie a con ducto rului, denumită element de curent. El este caracterizat atât de intensitatea curentului I în el, cât și de lungimea l a porţiunii, adică de produsul Il. După cum s-a menţionat, forţa electromagnetică ce acţionează asupra elementului de curent depinde nu numai de produsul Il, ci și de orientarea elementului de curent faţă de câmpul magnetic. Forţa este maximă (F = Fmax), dacă conductorul este perpendicular pe liniile magnetice și este nulă (F = 0), dacă conductorul este orientat de-a lungul acestor linii. S-a stabilit că pentru locul dat al câmpului magnetic forţa Fmax ia valori di fe rite pentru valori diferite ale produsului Il, dar mărimea Fmax Il rămâne con-stantă. Această mărime este considerată caracteristica de forţă a câmpu lui magnetic cu denumirea de inducţie a câmpului magnetic sau, simplu, inducţie magne tică, cu simbolul . Astfel, conform definiţiei, valoarea inducţiei magnetice B = Fmax Il . (1.1) Inducţia magnetică este o mărime vectorială al cărei modul este egal cu rapor tul dintre valoarea forţei maxime, care acţionează din partea câmpului magnetic omogen asupra unei por ţiuni rectilinii de conductor, şi produsul inten sităţii curentului în con duc tor la lungimea acestei porţiuni. Unitatea de inducţie magnetică este numită tesla (t), în memoria savan tului croat Nicola Tesla (1856– 1943), considerat fondator al industriei electro teh nice moderne. Conform formulei (1.1), avem: [B] = [Fmax] [I][l] = N A·m = T, adică 1 T = 1 N/(A·m).
9
ne tică asupra conductorului este efectuată numai de componenta . Respectiv, forţa electromagnetică: Fm = IlB. Stu diind figura 1.6, b, observăm că B = B sinα. Astfel, obţinem expresia generală a forţei electro magnetice Fm = IlB = IlBsinα. (1.3) La determinarea sensului forţei m , în acest caz, folo sim regula mâinii stângi cu o singură deosebire: în palmă intră componenta a inducţiei magnetice.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu