1.3. Магнітне поле провідника зі струмом


Магнітне поле – це особлива форма матерії, через яку здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками.

Між нерухомими електричними зарядами діють сили, що визначаються законом Кулона. Але між електричними зарядами можуть діяти сили й іншої природи. В існуванні їх можна переконатися за допомогою досліду. 

Два гнучкі провідники приєднаємо до джерела струму так, щоб у провідниках виникли струми протилежного напряму. Провідники почнуть відштовхуватися один від одного. 

Якщо струми одного напряму, провідники притягуються (рис. 1.2). Так само, як і в просторі, що оточує нерухомі електричні заряди, виникає електричне поле, у просторі, що оточує струми, виникає магнітне. Електричний струм в одному з провідників створює навколо себе магнітне поле, яке діє на струм у другому провіднику. А поле, створене другим струмом, діє на перше.

 Таку взаємодію між провідниками зі струмом, тобто взаємодію між рухомими електричними зарядами, називають магнітною. Сили, з якими провідники зі струмом діють один на одного, називають магнітними силами (силою Ампера) і визначають їх законом Ампера.
Сила Ампера – це векторна фізична величина, яка визначає з якою силою магнітне поле діє на провідник зі струмом. Величину сили Ампера визначають за формулою:         
           
де , В – магнітна індукція, І – сила струму в провіднику, l – довжина активної частини провідника, α – кут між вектором магнітної індукції і напрямком струму в провіднику.
Напрямок сили Ампера визначається за правилом лівої руки: якщо ліву руку розмістити так, щоб вектор індукції входив в долоню, а чотири витягнуті пальці показували напрям сили струму в провіднику, то великий палець, відігнутий на 90º, вкаже напрямок сили Ампера.

Цікаві факти:
·     «Правило плавця». У 1820 р. у Женеві на зборах натуралістів Араго побачив повторення дослідів Ерстеда. І, повернувшись до Франції, вирішив ознайомити із ними своїх співвітчизників. Для цього він сконструював нехитру установку з вольтовим стовпом і продумав хід експериментів. Він загострив опорну голку, увімкнув струм, і магнітна стрілка почала відхилятися срібним провідником зі струмом від свого напряму. Араго протирає срібний провідник і знімає з нього приліплені металеві ошурки. Потім кладе провідник знову на стіл, і ошурки відразу ж прилипають до нього... Араго вимикає струм, і ошурки осипаються зі срібного провідника, вмикає — вони обліплюють провідник, немов би срібло стало магнітом! Щасливе відкриття, значення якого Араго зрозумів відразу. У той момент, коли Араго закінчив дослід, ввійшов Ампер – академік Андре Марі Ампер — найгеніальніший і найрозсіяніший з його друзів. «Я бачу, що Ви займаєтесь гальванічними дослідами», — зауважив Ампер. «Ви праві. Я відтворив дослід Ерстеда, і, як мені здається, натрапив на нове явище. Можливо воно зацікавить Вас», — відповів Араго. Він знову замикає коло і наближує провідник до ошурків, які обліплюють провідник, а коли вимикає струм, то ошурки висипаються на долоні Ампера. Радісний вчений вигукує: «Прекрасно, це лише зайвий раз доводить, що я правий. Заряди, які перебувають у спокої, не взаємодіють із магнітною стрілкою!» Ампер продовжує: «А як Вам здається, чи будуть взаємодіяти два провідники зі струмом, як магніти?» Не очікуючи відповіді, Ампер виходить із помешкання Араго. Дорогою до дому Ампер звертає увагу на хлопчиків, які у річці плавали за течією, і тут вченому приходить у голову геніальна думка про просте правило, за допомогою якого можна завжди визначити відхилення магнітної стрілки електричним струмом. Він вирішив назвати це правило «правилом плавця». Якщо людина буде плести за течією, напрям якої збігається з напрямом струму, то плавець завжди буде бачити, що північний кінець магнітної стрілки відхиляється під дією цього струму вправо. Браво Ампер! 18 червня 1820 р. на засіданні Паризької академії наук А. Ампер розпочав свою знамениту серію доповідей із електромагнетизму.
·                 Про магнітні міни та захист від них
Вперше магнітні міни були використанні у вересні 1919 року.
Для їх вибуху не потрібний безпосередній контакт з корпусом корабля, а спрацьовує від дії на вибуховий пристрій магнітного поля. Відхилення магнітної стрілки, поміщеної в середині міни, було використано для замикання контакту вибухового пристрою. А. Александров у 1936 р. за допомогою методу розмагнічування корабля відшукав захист від магнітної міни. Цього можна досягнути шляхом компенсації магнітного поля корабля за допомогою закріплених на ньому обмоток, по яких пропускався постійний струм. Магнітне поле корабля буде скомпенсоване магнітним полем до такого рівня, що проходження корабля над міною буде безпечною, оскільки міна має визначену межу чутливості.                                                                  

1– кабель розмагнічування, 2 – магнітне поле корабля, 3 – магнітне поле обмотки зі струмом, 4 – результуюче магнітне поле корабля, 5 – межа результуючого магнітного поля, що не впливає на магнітний детонатор міни
Завдання для самоперевірки:

Немає коментарів:

Дописати коментар