Артыкулы пра электрычны ток, электрычны зарад, магнітнае поле, магнітная сіла
У 1819 годзе дацкі вучоны Ганс Крысціян Эрстэд (1777-1851) адкрыў сувязь паміж магнетызмам і электрычнымі токамі або рухомымі зарадамі. Ён выявіў, што калі стрэлка компаса знаходзіцца побач з провадам пад напругай, яна адхіляецца. Калі току няма, стрэлка компаса паказвае на поўнач.
Стрэлка компаса — гэта магніт, таму яна можа рухацца пад дзеяннем магнітнай сілы. Адкуль бярэцца магнітная сіла (F)? Каля стрэлкі компаса ёсць провад, па якім праходзіць электрычны ток, таму магнітная сіла павінна ўздзейнічаць на электрычны ток.
Паглядзіце на малюнак збоку. Кірунак электрычнага току і кірунак магнітнага поля можна знайсці з дапамогай правіла правай рукі. Калі электрычны ток (I) рухаецца ўверх, кірунак магнітнага поля (B) паказаны злева. Калі кірунак электрычнага току ўніз, кірунак магнітнага поля паказаны справа.
Магнітнае поле ўздзейнічае на провад з токам
Раней было тлумачана, што электрычны ток можа ўздзейнічаць на стрэлку магнітнага компаса. Ці можа магніт таксама ўздзейнічаць на электрычны ток?
Дапусцім, што паміж паўночным і паўднёвым полюсамі магніта размешчаны провад, па якім праходзіць электрычны ток. Кірунак магнітнага поля пазначаны стрэлкай ад паўночнага полюса да паўднёвага. Калі кірунак электрычнага току (I) пазначаны чырвонай стрэлкай, то ўзнікае магнітная сіла (F), кірунак якой пазначаны сіняй стрэлкай.
Кірунак магнітнай сілы F перпендыкулярны кірунку электрычнага току I і перпендыкулярны кірунку магнітнага поля B.
Кірунак электрычнага току, кірунак магнітнага поля і кірунак магнітнай сілы можна вызначыць з дапамогай правіла правай рукі.
Сувязь паміж магнітнай сілай, электрычным токам і магнітным полем выражаецца наступным ураўненнем.
F = BI l sin θ
F — сімвал магнітнай сілы, B — сімвал магнітнага поля, I — сімвал электрычнага току, l — сімвал даўжыні правадніка, які знаходзіцца ў магнітным полі.
θ — гэта вугал паміж кірункам электрычнага току і кірункам магнітнага поля. Калі электрычны ток перпендыкулярны магнітнаму полю (90°), то значэнне sin 90 = 1. Формула змяняецца на F = BI l, і наадварот, калі электрычны ток паралельны магнітнаму полю (0°), то значэнне sin 0 = 0, таму магнітная сіла роўная 0.
Каб вылічыць магнітнае поле, прыведзеную вышэй формулу змяняюць на: B = F / I l.
Міжнароднай адзінкай вымярэння магнітнай сілы з'яўляецца ньютан (скарочана Н), міжнароднай адзінкай вымярэння магнітнага поля — тэсла (скарочана Т). Тэсла названая ў гонар сербска-амерыканскага вынаходніка і фізіка Ніколы Тэслы (1856-1943). Зыходзячы з прыведзенай вышэй формулы магнітнага поля, магнітнае поле таксама можна выразіць у адзінках ньютанаў на ампер-метр (Н/А·м). Акрамя тэслы, магнітнае поле таксама выражаецца ў адзінках гаўса (Г). Гаўс паходзіць ад імя нямецкага матэматыка, астранома і фізіка Іагана Карла Фрыдрыха Гаўса (1777-1855). 1Г = 10⁻⁴Тл
Магнітная сіла, якая ўздзейнічае на электрычныя зарады, якія рухаюцца ў магнітным полі
Магнітнае поле можа ўздзейнічаць на провад з токам. Электрычныя токі — гэта электрычныя зарады, якія рухаюцца, таму магнітнае поле можа ўздзейнічаць не толькі на правады, але і на свабодна рухаючыяся электрычныя зарады.
Формула для разліку магнітнай сілы на электрычныя зарады, якія рухаюцца ў магнітным полі, атрымана з папярэдняй формулы магнітнай сілы F = BI l sin θ. Паколькі I = q/t і l = vt, формула магнітнай сілы змяняецца на:
Апісанне формулы: F = магнітная сіла, B = магнітнае поле, q = электрычны зарад, v = хуткасць руху зарада, θ = вугал паміж v і B
Калі v перпендыкулярная да B, то θ = 90 ° , дзе sin 90 ° = 1. І наадварот, калі v паралельная да B, то θ = 0 ° , дзе sin 0 ° = 0. Такім чынам, магнітная сіла максімальная, калі v перпендыкулярная да B, а магнітная сіла роўная нулю, калі v паралельная да B.
Кірунак магнітнай сілы F перпендыкулярны магнітнаму полю B і перпендыкулярны хуткасці электрычнага зарада v.
