Вам уже известно, что два проводника, по которым проходит электрический ток, взаимодействуют между собой с определенной силой. Это объясняется тем, что на каждый проводник с током действует магнитное поле тока второго проводника.
Магнитное поле действует с определенной силой на любой проводник с током, размещенный в этом поле. Такую силу называют силой Ампера в честь французского ученого, который исследовал и определил зависимость значения и направления этой силы от условий эксперимента.
Опыт 1. Подвесим на подсоединенных к источнику тока гибких проводниках отрезок толстого медного провода АВ. Разместим его горизонтально между полюсами подковообразного магнита (рис. 38, а). В этом случае проводник АВ будет размещаться в магнитном поле, которое образует вокруг себя магнит. Если замкнуть электрическую цепь, то проводник АВ начнет перемещаться, втягиваясь внутрь магнита (рис. 38, б).
Если изменить направление электрического тока, то проводник АВ будет выталкиваться из магнита (рис. 38, в). Проводник также выталкивается, если поменять местами полюса магнита.
Направление движения проводника в магнитном поле определяется направлением силы Ампера, действующей на него, и зависит от направления тока в проводнике и размещения относительно полюсов магнита.
Направление силы Ампера, действующей на проводник с током, удобно определять с помощью правила левой руки (рис. 38, г).
Если ладонь левой руки разместить так, чтобы четыре выпрямленных пальца указывали направление тока в проводнике, а линии магнитного поля входили в ладонь, то отогнутый под прямым углом большой палец укажет направление силы Ампера, действующей на проводник с током.
Решая задачи для определения силы Ампера, необходимо воспользоваться формулой:
где Fa — сила Ампера, Н; В - индукция магнитного поля, Тл; I - сила тока в проводнике, А; I - длина проводника; а - угол, под которым проводник длиной I, по которому проходит ток, размещен в магнитном поле к вектору магнитной индукции В.
Если а = 90°, то формула приобретает вид:
Практическое значение имеет вращательное движение проводника с током в магнитном поле в качестве механического действия электрического тока. На рисунке 39 изображен прибор, с помощью которого можно осуществлять такое движение. В этом приборе легкая прямоугольная рамка ABCD посажена на вертикальную ось. На рамку намотаны несколько десятков витков провода с изоляцией. Концы катушки соединены с металлическими полукольцами коллектора 2. Один конец провода присоединен к одному полукольцу, а второй - к другому.
К каждому полукольцу прижимается металлическая пластина-щетка 1. Щетки необходимы для подведения тока от источника тока к рамке. Одна щетка всегда соединена с положительным полюсом источника, а другая -с отрицательным.
Вам уже известно, что ток в цепи направлен от положительного полюса источника к отрицательному, следовательно, в частях рамки АС и BD он имеет противоположное направление, поэтому эти части проводника будут перемещаться в противоположные стороны, и рамка будет поворачиваться. Присоединенные к ее концам полукольца повернутся вместе с ней, и каждое прижмется к другой щетке, поэтому ток в рамке изменит направление на противоположное. Поскольку после поворота рамки на 180° одновременно поменялись на противоположные относительно нее и направление магнитного поля и направление тока, то направления сил Ампера, действующих на части АС и BD рамки, не изменятся, а рамка продолжит вращаться в том же направлении. Если бы коллектор 2 не переключал
автоматически направление тока в рамке на противоположное, то она останавливалась бы после каждого полуоборота.
ВОПРОСЫ К ИЗУЧЕННОМУ
1. Из какого эксперимента следует, что магнитное поле может действовать с определенной силой на помещенный в нем проводник с током?
2. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током?
3. По какой формуле определяется сила Ампера?
4. Какое устройство автоматически изменяет направление тока в обмотке рамки, вращающейся между полюсами магнита?
Это материал учебника Физика 9 класс Сиротюк