Магнитное поле прямого проводника рассредоточено по всей его длине по этому в любой точке возле проводника оно будет слабым и практического значения не имеет. Однако, если этот проводник намотать на железный сердечник, то магнитное поле будет усилено. Во-первых, потому что поле проводника будет сосредоточено внутри витка, а, во-вторых - железо способно усиливать магнитное поле. Таким образом создается электромагнит. При пропускании тока по виткам железный сердечник ведет себя точно так же как постоянный магнит, с той лишь разницей, что при выключении тока сердечник теряет магнитные свойства.
Электромагнит так же как постоянный магнит имеет два полюса - южный и северный, и, точно так же - одноименные полюса отталкиваются, а разноименные - притягиваются.
Задание: подготовить доклад о применении электромагнитов на примере электрического звонка, телеграфа, электромагнитного реле.
Действие магнитного поля на проводник с током
Вокруг проводника с током существует магнитное поле которое отличается от поля постоянного магнита только тем, что зависит от силы тока, протекающей по проводнику. Если поменять направление тока в проводнике, то и направление магнитного поля вокруг проводника так же поменяет направление. Можно предположить, что магнитное поле проводника способно взаимодействовать с внешним магнитным полем, каким бы способом оно не было создано. Впервые практически такое взаимодействие исследовал французский физик А.Ампер. Опыт Ампера, в современном представлении выглядит следующим образом.
Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, называется силой Ампера. Ее направление зависит от направления тока в проводнике ил направления магнитного поля в которое помещается проводник. Все эти три направления взаимно перпендикулярны и для определения направления силы Ампера применяется правило левой руки:
Если ладонь левой руки расположить так, чтобы магнитное поле входило в раскрытую ладонь, а четыре показывали направление тока в проводнике, то отогнутый под прямым углом большой палец покажет направление силы Ампера.
Устройство электрического двигателя
Взаимодействие проводника с током и магнитного поля послужило основой для создания электромотора. Разобрать основные принципы действия электромотора можно на примере рамки с током, помещенной в магнитное поле.
Таким образом взаимодействие магнитного поля и проводников с током заставит рамку повернуться на угол в 90о после чего рамка остановится. Если в этот момент поменять полярность подключения рамки, то и направление сил действующих на проводники рамки поменяется на противоположное и рамка продолжит свое вращение и рамка совершит еще пол-оборота. Чтобы рамка продолжала свое вращение дальше нужно снова поменять направление тока в ней. Вручную это делать сложно, по этому процесс изменение направления силы тока автоматизирован применением щеточного механизма из двух полуколец каждое и которых подключается к своему концу рамки. Когда рамка поворачивается на 180о вместе с ней поворачиваются и полукольца, что приводит к перемене полярности в рамке и она продолжает свое вращение.
Именно так выглядит простейший электродвигатель. Более совершенный электромотор имеет не менее трех рамок. Что увеличивает плавность хода двигателя и его мощность.
Задание: на основе последнего видеофрагмента выполните лабораторную работу № 9 "Изучение электродвигателя постоянного тока"
Магнитное поле прямого проводника рассредоточено по всей его длине по этому в любой точке возле проводника оно будет слабым и практического значения не имеет. Однако, если этот проводник намотать на железный сердечник, то магнитное поле будет усилено. Во-первых, потому что поле проводника будет сосредоточено внутри витка, а, во-вторых - железо способно усиливать магнитное поле. Таким образом создается электромагнит. При пропускании тока по виткам железный сердечник ведет себя точно так же как постоянный магнит, с той лишь разницей, что при выключении тока сердечник теряет магнитные свойства.