Pole magnetyczne prądu elektrycznego

Wykorzystanie urządzeń i materiałów powszechnie
dostępnych do demonstracji
wybranych praw fizyki w gimnazjum

POLE MAGNETYCZNE PRĄDU ELEKTRYCZNEGO

Bardzo ważnym odkryciem związanym z przepływem prądu elektrycznego jest istnienie pola magnetycznego, które ten prąd wytwarza. Po raz pierwszy to zjawisko zauważył
H.C.Oersted obserwując zachowanie się igły magnetycznej w pobliżu przewodnika z prądem.
Określił on kierunek i zwrot linii pola magnetycznego przewodników o różnym kształcie
oraz podał reguły pozwalające je określić.
1. Przewodnik prostoliniowy

Wielość B – indukcja magnetyczna określa wartość pola magnetycznego

Reguła prawej dłoni:
Jeżeli prawą dłonią obejmiemy przewodnik tak, że kciuk wskaże kierunek przepływu prądu elektrycznego w przewodniku, to zgięte pozostałe palce wskażą zwrot linii pola magnetycznego.
2. Przewodnik kołowy

Przewodnik kołowy, podobnie jak prostoliniowy wytwarza pole magnetyczne. W zależności od kierunku prądu w przewodniku pola magnetyczne mają różne kierunki.
Na pierwszym rysunku pole magnetyczne jest w kierunku kartki. Za kartką więc pojawia się biegun północny N, a przed biegun południowy S.
Na drugim rysunku mamy sytuację odwrotną. Biegun północny pojawia się przed kartką.

3. Pole magnetyczne zwojnicy (solenoidu)

Zwojnica to szereg połączonych ze sobą przewodników kołowych. Jeżeli popłynie przez nią prąd elektryczny, to pola magnetyczne poszczególnych zwojów zsumują się i otrzymamy pole magnetyczne takie jak na powyższym rysunku. Kierunek pola magnetycznego zwojnicy można określić posługując się regułą prawej dłoni. Jednak o wiele łatwiej będzie posłużyć się regułą śruby prawoskrętnej (korkociągu). Reguła służy określaniu kierunku pola magnetycznego wywołanego przepływem prądu elektrycznego.
Reguła śruby prawoskrętnej (korkociągu)
Jeżeli ruch obrotowy śruby prawoskrętnej (korkociągu będzie zgodny) z kierunkiem przepływu prądu elektrycznego, to jego ruch postępowy będzie zgodny z kierunkiem pola magnetycznego.

Pole to jest bardzo podobne do pola magnetycznego magnesu trawłego.

Kształt linii pola magnetycznego najłatwiej zaobserwować posługując się opiłkami żelaza rozsypanymi wokół przewodników z prądem elektrycznym lub magnesu. Opiłki żelaza można uzyskać z popiołu pojawiającego się przy szlifowaniu żelaza. Nie są one najlepszej jakości ale dobrze spełniają swoją funkcję. Na magnes kładziemy białą kartkę papieru, a następnie (małymi porcjami) sypiemy opiłki żelaza.
Pole magnetyczne zwojnicy można wzmocnić wkładając do niej żelazny rdzeń. Otrzymujemy wtedy elektromagnes.
Skoro przewodnik z prądem elektrycznym wytwarza pole magnetyczne, to musi ono oddziaływać z polem magnetycznym magnesu.
Efekt tego typu działania można zaobserwować umieszczając prostoliniowy przewodnik w
polu magnesu trwałego. Przewodnik ten będzie się odchylał zgodnie z kierunkiem działającej na niego siły.
Siłę, jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem nazywamy siłą elektrodynamiczną.

Kierunek działania siły elektrodynamicznej można określić za pomocą reguły lewej dłoni.
Jeżeli lewą ...