הפעולה של שדה מגנטי על מוליך נושא זרם

אם ננסה לחבר שני מגנטים טבעתיים זהים זהים עם קטבים מנוגדים, אז בשלב מסוים כשהם יתקרבו, הם יתחילו למשוך יותר ויותר אחד אל השני.

ואם תנסו לקרב את אותם מגנטים זה לזה, אבל עם הקטבים באותו שם, אז במרחק מסוים הם יעכבו יותר ויותר את ההתכנסות הזו, הם ינסו להתפשט לצדדים, כאילו הם דוחים זה את זה.

זה אומר שבסמוך למגנטים יש חומר לא מהותי שמפגין תכונות אלו, מפעיל השפעה מכנית על המגנטים, וחוזק האפקט הזה אינו זהה במרחקים שונים מהמגנטים, ככל שהוא קרוב יותר, כך הוא חזק יותר. .העניין הבלתי מוחשי הזה נקרא שדה מגנטי.

המדע ידע מזמן שמקור השדה המגנטי הוא זרם חשמלי. במגנטים קבועים, המיקרו-זרמים האלה נמצאים בתוך מולקולות ואטומים, אבל יש הרבה הרבה זרמים כאלה, והשדה המגנטי הכולל הוא השדה המגנטי מגנט קבוע.

אם ניקח חוט נישא זרם נפרד, אז יש לו גם שדה מגנטי.והשדה המגנטי הזה מסוגל לקיים אינטראקציה עם שדות מגנטיים אחרים באותו אופן. כלומר, מוליך נושא זרם מקיים אינטראקציה עם שדה מגנטי חיצוני.

חוק האינטראקציה של מוליך עם זרם ושדה מגנטי נקבע על ידי פיזיקאי צרפתי אנדרה-מארי אמפר במחצית הראשונה של המאה ה-19.

אמפר הראה בניסוי שמוליך נושא זרם בשדה מגנטי מושפע מכוח שכיוונו וגודלו תלויים בגדלים ובמיקום היחסי של הזרם ובוקטור האינדוקציה המגנטי של השדה המגנטי בו נמצא מוליך הזרם. הכוח הזה נקרא היום חוזק אמפר... הנה הנוסחה שלו:

כאן:

a היא הזווית בין כיוון הזרם לווקטור האינדוקציה המגנטי;

B - אינדוקציה מגנטית של השדה המגנטי החיצוני במיקום המוליך נושא הזרם;

I הוא כמות הזרם בחוט;

l הוא האורך הפעיל של החוט נושא הזרם.

גודל הכוח הפועל בצד השדה המגנטי על המוליך נושא הזרם שווה מספרית למכפלת מודול ההשראה המגנטית של אורך אלמנט המוליך המוצב בשדה המגנטי וגודל הזרם. במוליך, והוא גם פרופורציונלי לסינוס של הזווית בין כיוון הזרם לכיוון וקטור האינדוקציה המגנטי.

כיוון הכוח של אמפר נקבע על פי כלל יד שמאל: אם יד שמאל ממוקמת כך שהרכיב הניצב של וקטור האינדוקציה המגנטי B נכנס לכף היד, וארבע אצבעות מושטות מכוונות לכיוון הזרם, אז האגודל, כפוף ב-90 מעלות, יציין את כיוון הכוח הפועל על קטע של חוט נושא זרם, כלומר, כיוון כוח האמפר.

מכיוון שהשדה המגנטי מציית לעיקרון של סופרפוזיציה של שדות, השדה המגנטי של המוליך נושא הזרם והשדה המגנטי שבו נמצא אותו מוליך מצטברים בחלל שמסביב למוליך.

כתוצאה מכך, התמונה של האינטראקציה של הזרם עם השדה המגנטי נראית כאילו החוט נדחק מהאזור בו השדה המגנטי מרוכז יותר לאזור בו השדה המגנטי פחות מרוכז.

ניתן לדמיין את האזור בו השדה המגנטי חזק יותר כמלא בחוטים מתוחים בחוזקה, אשר נוטים לדחוף את המוליך לכיוון שבו החוטים חלשים יותר.