Elektromagnetët - fusha magnetike e një spirale me rrymë. Induktorët dhe fushat magnetike Vijat magnetike të bobinave të rrymës

Ne vazhdojmë të studiojmë çështjet e fenomeneve elektromagnetike. Dhe në mësimin e sotëm, ne do të shqyrtojmë fushën magnetike të një spirale me rrymë dhe një elektromagnet.

Me interes më të madh praktik është fusha magnetike e një mbështjelljeje me rrymë. Për të marrë një spirale, duhet të merrni një përcjellës të izoluar dhe ta rrotulloni rreth kornizës. Një spirale e tillë përmban një numër të madh kthesash teli. Ju lutemi vini re: këto tela janë mbështjellë në një kornizë plastike dhe ky tel ka dy priza (Fig. 1).

Oriz. 1. Spirale

Studimi i fushës magnetike të spirales u krye nga dy shkencëtarë të famshëm: André-Marie Ampère dhe Francois Arago. Ata zbuluan se fusha magnetike e spirales është saktësisht e njëjtë me fushën magnetike të një magneti të përhershëm (Fig. 2).

Oriz. 2. Fusha magnetike e bobinës dhe magneti i përhershëm

Pse linjat magnetike të spirales duken kështu

Nëse një rrymë e drejtpërdrejtë rrjedh përmes një përcjellësi të drejtë, rreth tij lind një fushë magnetike. Drejtimi i fushës magnetike mund të përcaktohet nga "rregulli i gjilpërës" (Fig. 3).

Oriz. 3. Fusha magnetike e një përcjellësi

Ne e përkulim këtë përcjellës në një spirale. Drejtimi i rrymës mbetet i njëjtë, fusha magnetike e përcjellësit ekziston gjithashtu rreth përcjellësit, shtohet fusha e seksioneve të ndryshme të përcjellësit. Brenda spirales, fusha magnetike do të përqendrohet. Si rezultat, marrim pamjen e mëposhtme të fushës magnetike të spirales (Fig. 4).

Oriz. 4. Fusha magnetike e bobinës

Ekziston një fushë magnetike rreth një spirale që mban rrymë. Ai, si fusha e një përcjellësi të drejtpërdrejtë, mund të zbulohet duke përdorur tallash (Fig. 5). Linjat e fushës magnetike të një spirale me rrymë janë gjithashtu të mbyllura.

Oriz. 5. Vendndodhja e fijeve metalike pranë spirales aktuale

Nëse një spirale me rrymë është e pezulluar në përçues të hollë dhe fleksibël, atëherë ajo do të instalohet në të njëjtën mënyrë si një gjilpërë e busullës magnetike. Njëri skaj i spirales do të jetë i kthyer nga veriu, tjetri do të përballet me jugun. Kjo do të thotë se një spirale me rrymë, si një gjilpërë magnetike, ka dy pole - veri dhe jug (Fig. 6).

Oriz. 6. Shtyllat e mbështjelljes

Në diagramet elektrike, spiralja tregohet si më poshtë:

Oriz. 7. Përcaktimi i spirales në diagrame

Bobinat me rrymë përdoren gjerësisht në teknologji si magnet. Ato janë të përshtatshme në atë që veprimi i tyre magnetik mund të ndryshojë në një gamë të gjerë.

Fusha magnetike e spirales është e madhe në krahasim me fushën magnetike të përcjellësit (për të njëjtën forcë aktuale).

Kur një rrymë kalon nëpër një spirale, rreth saj formohet një fushë magnetike. Sa më shumë rrymë të rrjedhë nëpër spirale, aq më e fortë do të jetë fusha magnetike.

Mund të fiksohet me gjilpërë magnetike ose rroje metalike.
Gjithashtu, fusha magnetike e spirales varet nga numri i kthesave. Fusha magnetike e një spirale me rrymë është më e fortë, aq më i madh është numri i kthesave në të. Kjo do të thotë, ne mund të rregullojmë fushën e spirales duke ndryshuar numrin e kthesave të saj ose elektricitet që rrjedh nëpër spirale.

Por më interesante ishte zbulimi i inxhinierit anglez Sturgeon. Ai demonstroi sa vijon: shkencëtari mori dhe vendosi spiralen në bërthamën e hekurit. Puna është se, duke kaluar një rrymë elektrike nëpër kthesat e këtyre mbështjelljeve, fusha magnetike u rrit shumë herë - dhe të gjitha objektet prej hekuri që ndodheshin përreth filluan të tërhiqen nga kjo pajisje (Fig. 8). Kjo pajisje quhet "elektromagnet".

Oriz. 8. Elektromagnet

Kur menduan të bënin një grep hekuri dhe ta lidhnin me këtë pajisje, patën mundësinë të tërhiqnin ngarkesa të ndryshme. Pra, çfarë është një elektromagnet?

Përkufizimi

Elektromagnet- kjo është një spirale me një numër të madh kthesash dredha-dredha, të vendosura në një bërthamë hekuri, e cila fiton vetitë e një magneti kur një rrymë elektrike kalon nëpër dredha-dredha.

Elektromagneti në diagram është caktuar si një spirale, dhe një vijë horizontale është e vendosur në krye (Fig. 9). Kjo linjë përfaqëson bërthamën e hekurit.

Oriz. 9. Emërtimi i elektromagnetit

Kur studiuam dukuritë elektrike, thamë se rryma elektrike ka veti të ndryshme duke përfshirë edhe ato magnetike. Dhe një nga eksperimentet që diskutuam lidhej me faktin që marrim një tel të lidhur me një burim rrymë, e rrotullojmë rreth një gozhde hekuri dhe vëzhgojmë se si objekte të ndryshme hekuri fillojnë të tërhiqen nga ky gozhdë (Fig. 10). Ky është elektromagneti më i thjeshtë. Dhe tani e kuptojmë se elektromagneti më i thjeshtë na sigurohet nga rrjedha e rrymës në spirale, një numër i madh kthesash dhe, natyrisht, një bërthamë metalike.

Oriz. 10. Elektromagneti më i thjeshtë

Sot elektromagnetët janë shumë të përhapur. Elektromagnetët punojnë pothuajse kudo dhe kudo. Për shembull, nëse duhet të tërheqim ngarkesa mjaft të mëdha, ne përdorim elektromagnet. Dhe duke rregulluar fuqinë e rrymës, ne, në përputhje me rrethanat, ose do të rrisim ose ulim forcën. Një shembull tjetër i përdorimit të elektromagnetëve është zilja elektrike.

Hapja dhe mbyllja e dyerve dhe disa frena Automjeti(për shembull, tramvajet) janë gjithashtu të pajisur me elektromagnet.

Bibliografi

Gendenstein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Fizika 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
Peryshkin A.V. Fizikë 8. - M.: Bustard, 2010.
Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fizikë 8. - M.: Iluminizmi.

Portali në internet "faqe" ()
Portali në internet "faqe" ()
Portali në internet "class-fizika.narod.ru" ()

Detyre shtepie

Çfarë është një spirale?
A ka ndonjë spirale një fushë magnetike?
Përshkruani elektromagnetin më të thjeshtë.

Krijon një fushë magnetike rreth vetes. Një person nuk do të ishte vetvetja nëse nuk do të kishte kuptuar se si të përdorte një pronë kaq të mrekullueshme të rrymës. Në bazë të këtij fenomeni, njeriu krijoi elektromagnet.

Zbatimi i tyre është shumë i gjerë dhe i kudondodhur në botën moderne. Elektromagnetët janë të jashtëzakonshëm në atë që, ndryshe nga magnetët e përhershëm, ato mund të ndizen dhe fiken sipas nevojës dhe fuqia e fushës magnetike rreth tyre mund të ndryshohet. Si përdoren vetitë magnetike të rrymës? Si prodhohen dhe përdoren elektromagnetët?

Fusha magnetike e një spirale me rrymë

Si rezultat i eksperimenteve, ishte e mundur të zbulohej se fusha magnetike rreth një përcjellësi me rrymë mund të forcohet nëse teli mbështillet në formën e një spirale. Rezulton një lloj spirale. Fusha magnetike e një spiraleje të tillë është shumë më e madhe se fusha magnetike e një përcjellësi të vetëm.

Për më tepër, linjat e forcës së fushës magnetike të spirales me rrymë janë rregulluar në mënyrë të ngjashme me linjat e forcës magnet konvencional drejtkëndor. Spiralja ka dy pole dhe harqe të linjave magnetike divergjente përgjatë spirales. Një magnet i tillë mund të ndizet dhe fiket në çdo kohë, përkatësisht, duke ndezur dhe fikur rrymën në telat e spirales.

Mënyrat për të ndikuar në forcat magnetike të spirales

Sidoqoftë, doli që spiralja aktuale ka veti të tjera të jashtëzakonshme. Sa më shumë rrotullime të përbëhet nga spiralja, aq më e fortë bëhet fusha magnetike. Kjo ju lejon të grumbulloni magnet me fuqi të ndryshme. Megjithatë, ka më shumë mënyra të thjeshta ndikim në madhësinë e fushës magnetike.

Pra, me një rritje të forcës aktuale në telat e spirales, forca e fushës magnetike rritet, dhe, anasjelltas, me një ulje të forcës aktuale, fusha magnetike dobësohet. Kjo do të thotë, me një lidhje elementare të një reostat, marrim një magnet të rregullueshëm.

Fusha magnetike e një spirale me rrymë mund të rritet shumë duke futur një shufër hekuri brenda spirales. Quhet thelbi. Përdorimi i një bërthame bën të mundur krijimin e magneteve shumë të fuqishëm. Për shembull, në prodhim, përdoren magnet që mund të ngrenë dhe mbajnë disa dhjetëra tonë peshë. Kjo arrihet në mënyrën e mëposhtme.

Bërthama është e përkulur në formën e një harku dhe në dy skajet e saj vendosen dy mbështjellje, përmes të cilave kalon rryma. Bobinat lidhen me tela 4e në mënyrë që polet e tyre të përputhen. Bërthama amplifikon fushën e tyre magnetike. Nga poshtë, një pllakë me një goditje është sjellë në këtë strukturë, mbi të cilën është pezulluar një ngarkesë. Pajisje të ngjashme përdoren në fabrika dhe porte për të lëvizur ngarkesa me peshë shumë të madhe. Këto pesha lidhen dhe shkëputen lehtësisht kur rryma ndizet dhe fiket në mbështjellje.

Elektromagnetet dhe aplikimet e tyre

Elektromagnetët përdoren aq kudo, saqë është ndoshta e vështirë të emërosh një pajisje elektromekanike në të cilën nuk do të përdoreshin. Dyert në hyrje mbahen me elektromagnet.

Motorët elektrikë të pajisjeve të ndryshme shndërrojnë energjinë elektrike në energji mekanike duke përdorur elektromagnet. Tingulli në altoparlantë krijohet duke përdorur magnet. Dhe është larg listën e plotë. Një numër i madh i komoditeteve të jetës moderne i detyrohen ekzistencës së tyre përdorimit të elektromagnetëve.

Me interes më të madh praktik është fusha magnetike e një mbështjelljeje me rrymë. Figura 97 tregon një spirale të përbërë nga një numër i madh kthesat e telit të plagosur në një kornizë druri. Kur ka rrymë në spirale, llambat e hekurit tërhiqen në skajet e saj; kur rryma fiket, ato bien.

Oriz. 97. Tërheqja e tallasheve të hekurit nga një spirale me rrymë

Oriz. 98. Shtyllat e bobinës me rrymë

Ekziston një fushë magnetike rreth një spirale që mban rrymë. Ajo, si fusha e rrymës së drejtpërdrejtë, mund të zbulohet duke përdorur tallash (Fig. 99). Linjat magnetike të fushës magnetike të një spirale me rrymë janë gjithashtu kthesa të mbyllura. Në përgjithësi pranohet se jashtë bobinës ato drejtohen nga poli verior i spirales në jug (shih Fig. 99).

Oriz. 99. Vijat magnetike të bobinës me rrymë

Bobinat me rrymë përdoren gjerësisht në teknologji si magnet. Ato janë të përshtatshme në atë që veprimi i tyre magnetik mund të ndryshohet (forcohet ose dobësohet) në një gamë të gjerë. Le të hedhim një vështrim në mënyrat se si mund ta bëjmë këtë.

Figura 97 tregon një eksperiment në të cilin vërehet veprimi i fushës magnetike të një spirale me rrymë. Nëse zëvendësoni spiralen me një tjetër me një numër më të madh kthesash teli, atëherë me të njëjtën forcë aktuale, ajo do të tërheqë më shumë objekte hekuri. Do të thotë, efekti magnetik i një spirale me rrymë është më i fortë, aq më i madh është numri i kthesave në të.

Ne do të përfshijmë një reostat në qarkun që përmban bobinën (Fig. 100) dhe me ndihmën e tij do të ndryshojmë forcën e rrymës në spirale. Me një rritje të fuqisë aktuale, efekti i fushës magnetike të spirales me rrymë rritet, me një rënie, dobësohet.

Oriz. 100. Veprimi i fushës magnetike të bobinës

Rezulton gjithashtu se efekti magnetik i një spirale me rrymë mund të rritet ndjeshëm pa ndryshuar numrin e kthesave të saj dhe forcën aktuale në të. Për ta bërë këtë, duhet të futni një shufër hekuri (bërthamë) brenda spirales. Hekuri i futur brenda spirales rrit efektin magnetik të spirales.(Fig. 101).

Oriz. 101. Veprimi i fushës magnetike të një bobine me një bërthamë hekuri

Një spirale me një bërthamë hekuri brenda quhet elektromagnet.

Një elektromagnet është një nga pjesët kryesore të shumë pajisjeve teknike. Figura 102 tregon një elektromagnet në formë harku që mban një spirancë (një pllakë hekuri) me një ngarkesë të varur.

Oriz. 102. Elektromagnet me hark

Elektromagnetët përdoren gjerësisht në inxhinieri për shkak të vetive të tyre të jashtëzakonshme. Ata shpejt demagnetizohen kur rryma fiket, në varësi të qëllimit që mund të bëhen në madhësi të ndryshme, ndërsa elektromagneti është në funksion, efekti i tij magnetik mund të rregullohet duke ndryshuar forcën e rrymës në spirale.

Elektromagnetët me forcë të madhe ngritëse përdoren në fabrika për bartjen e produkteve prej çeliku ose gize, si dhe ashkël prej çeliku dhe gize, shufra (Fig. 103).

Oriz. 103. Zbatimi i elektromagneteve

Figura 104 tregon një pamje seksionale të një ndarësi të kokrrizave magnetike. Në kokrra përzihen tallash hekuri shumë të imta. Këto tallash nuk ngjiten në kokrrat e lëmuara të drithërave të dobishme, por ngjiten në kokrrat e barërave të këqija. Kokrrat 1 derdhen nga pleshti në një daulle rrotulluese 2. Brenda kazanit ka një elektromagnet të fortë 5. Duke tërhequr grimcat e hekurit 4, largon kokrrat e barërave të këqija nga rrjedha e kokrrave 3 dhe në këtë mënyrë pastron kokrrën nga barërat e këqija dhe aksidentalisht. objekte hekuri të rënë.

Oriz. 104. Ndarës magnetik

Elektromagnetët përdoren në telegraf, aparate telefonike dhe në shumë pajisje të tjera.

Pyetje

Në cilin drejtim është montuar një spirale me rrymë e varur në përçues të gjatë të hollë? Çfarë ngjashmërie ka me një gjilpërë magnetike?
Cilat janë disa mënyra për të rritur efektin magnetik të një spirale me rrymë?
Çfarë është një elektromagnet?
Cili është qëllimi i elektromagnetëve në fabrika?
Si funksionon një ndarës magnetik i kokrrave?

Ushtrimi 41

Është e nevojshme të ndërtohet një elektromagnet, forca ngritëse e të cilit mund të rregullohet pa ndryshuar modelin. Si ta bëjmë atë?
Çfarë duhet bërë për të ndryshuar polet magnetike të një spirale me rrymë në të kundërtën?
Si të ndërtoni një elektromagnet të fortë nëse projektuesit i jepet kushti që rryma në elektromagnet të jetë relativisht e vogël?
Elektromagnetët e përdorur në vinç kanë fuqi të jashtëzakonshme. Elektromagnetët, me ndihmën e të cilave tallash hekuri dalin aksidentalisht nga sytë, janë shumë të dobët. Si arrihet kjo diferencë?

Ushtrimi

Sidoqoftë, doli që spiralja aktuale ka veti të tjera të jashtëzakonshme. Sa më shumë rrotullime të përbëhet nga spiralja, aq më e fortë bëhet fusha magnetike. Kjo ju lejon të grumbulloni magnet me fuqi të ndryshme. Megjithatë, ka mënyra më të thjeshta për të ndikuar në madhësinë e fushës magnetike.

Nëse përçuesi përmes të cilit kalon rryma elektrike futet në një fushë magnetike, atëherë si rezultat i bashkëveprimit të fushës magnetike dhe përcjellësit me rrymën, përcjellësi do të lëvizë në një drejtim ose në një tjetër.
Drejtimi i lëvizjes së përcjellësit varet nga drejtimi i rrymës në të dhe nga drejtimi i vijave të fushës magnetike.

Le të supozojmë se në fushën magnetike të një magneti NS ekziston një përcjellës i vendosur pingul me rrafshin e figurës; rryma rrjedh nëpër përcjellës në drejtim nga ne përtej rrafshit të figurës.

Rryma që rrjedh nga rrafshi i figurës te vëzhguesi shënohet në mënyrë konvencionale me një pikë, dhe rryma që rrjedh përtej rrafshit të figurës nga vëzhguesi shënohet me një kryq.

Lëvizja e një përcjellësi me rrymë në një fushë magnetike
1 - fusha magnetike e poleve dhe rryma e përcjellësit,
2 është fusha magnetike që rezulton.

Gjithmonë gjithçka që mbetet në imazhe tregohet me një kryq,
dhe drejtuar shikuesit - një pikë.

Nën veprimin e një rryme rreth përcjellësit, formohet fusha e saj magnetike (Fig. 1 .
Duke zbatuar rregullin e gimletit, është e lehtë të verifikohet se në rastin që po shqyrtojmë, drejtimi i vijave magnetike të kësaj fushe përkon me drejtimin e lëvizjes në drejtim të akrepave të orës.

Kur fusha magnetike e magnetit ndërvepron me fushën e krijuar nga rryma, formohet fusha magnetike që rezulton, e treguar në Fig. 2 .
Dendësia e linjave magnetike të fushës që rezulton në të dy anët e përcjellësit është e ndryshme. Në të djathtë të përcjellësit, fushat magnetike, që kanë të njëjtin drejtim, mblidhen, dhe në të majtë, duke u drejtuar në të kundërt, ato anulojnë pjesërisht njëra-tjetrën.

Prandaj, një forcë do të veprojë në përcjellësin, e cila është më e madhe në të djathtë dhe më pak në të majtë. Nën veprimin e një force më të madhe, përcjellësi do të lëvizë në drejtim të forcës F.

Ndryshimi i drejtimit të rrymës në përcjellës do të ndryshojë drejtimin e vijave magnetike rreth tij, si rezultat i së cilës do të ndryshojë edhe drejtimi i lëvizjes së përcjellësit.

Për të përcaktuar drejtimin e lëvizjes së një përcjellësi në një fushë magnetike, mund të përdorni rregullin e dorës së majtë, i cili formulohet si më poshtë:

Nëse rregullohet dora e majtë në mënyrë që linjat magnetike të shpojnë pëllëmbën, dhe katër gishtat e shtrirë tregojnë drejtimin e rrymës në përcjellës, atëherë gishti i madh i përkulur do të tregojë drejtimin e lëvizjes së përcjellësit.

Forca që vepron në një përcjellës që mbart rrymë në një fushë magnetike varet si nga rryma në përcjellës ashtu edhe nga intensiteti i fushës magnetike.

Madhësia kryesore që karakterizon intensitetin e fushës magnetike është induksioni magnetik AT. Njësia matëse për induksionin magnetik është tesla ( Tl=Vs/m2).

Induksioni magnetik mund të gjykohet nga forca e fushës magnetike në një përcjellës me rrymë të vendosur në këtë fushë. Nëse përcjellësi është i gjatë 1 m dhe me rrymë 1 A, e vendosur pingul me vijat magnetike në një fushë magnetike uniforme, një forcë vepron brenda 1 N(Njuton), atëherë induksioni magnetik i një fushe të tillë është i barabartë me 1 T(tesla).

Induksioni magnetik është një sasi vektoriale, drejtimi i tij përkon me drejtimin e vijave magnetike dhe në secilën pikë të fushës vektori i induksionit magnetik drejtohet tangjencialisht në vijën magnetike.

Forcë F, që vepron në një përcjellës me rrymë në një fushë magnetike, është proporcionale me induksionin magnetik AT, rrymë në përcjellës I dhe gjatësia e përcjellësit l, d.m.th.
F=BIl.

Kjo formulë është e vërtetë vetëm nëse përcjellësi me rrymë është i vendosur pingul me vijat magnetike të një fushe magnetike uniforme.
Nëse një përcjellës me rrymë është në një fushë magnetike në çdo kënd a në lidhje me linjat magnetike, atëherë forca është e barabartë me:
F=BIl mëkat a.
Nëse përcjellësi vendoset përgjatë vijave magnetike, atëherë forca F bëhet zero sepse a=0.

Induksioni elektromagnetik

Imagjinoni dy përçues paralelë ab dhe vg të vendosura në një distancë të afërt nga njëra-tjetra. Dirigjent ab lidhur me terminalet e baterisë B; zinxhiri ndizet me çelës te, me mbylljen e të cilit rryma rrjedh nëpër përcjellës në drejtim nga a te b. Deri në skajet e përcjellësit vg ampermetër sensitiv i lidhur POR, nga devijimi i shigjetës së cilës gjykohet prania e rrymës në këtë përcjellës.

Nëse në qark montohet në këtë mënyrë për të mbyllur çelësin te, atëherë në momentin që qarku mbyllet, gjilpëra e ampermetrit do të devijojë, duke treguar praninë e rrymës në përcjellës vg;
pas një periudhe të shkurtër kohe (fraksione të sekondës), gjilpëra e ampermetrit do të kthehet në pozicionin e saj origjinal (zero).

Hapja e çelësit te do të shkaktojë përsëri një devijim afatshkurtër të gjilpërës së ampermetrit, por në drejtimin tjetër, i cili do të tregojë shfaqjen e një rryme në drejtim të kundërt.
Devijim i ngjashëm i gjilpërës së ampermetrit POR mund të vërehet edhe nëse, duke mbyllur çelësin te, afroni dirigjentin ab te dirigjenti vg ose hiqni prej tij.

Qasja e dirigjentit ab te vg do të bëjë që gjilpëra e ampermetrit të devijojë në të njëjtin drejtim si kur mbyllet çelësi te, hiqni përcjellësin ab nga dirigjenti vg do të sjellë një devijim të gjilpërës së ampermetrit, i ngjashëm me devijimin kur hapet çelësi te.

Me përcjellës fiks dhe çelës të mbyllur te rryma e përcjellësit vg mund të shkaktohet nga ndryshimi i sasisë së rrymës në përcjellës ab.
Fenomene të ngjashme ndodhin gjithashtu nëse përcjellësi i ushqyer me rrymë zëvendësohet nga një magnet ose një elektromagnet.

Kështu, për shembull, figura tregon në mënyrë skematike një spirale (solenoid) të bërë nga tela të izoluar, në skajet e së cilës është lidhur një ampermetër. POR.

Nëse një magnet i përhershëm (ose elektromagnet) futet shpejt në mbështjellje, atëherë në momentin e futjes së tij, gjilpëra e ampermetrit POR devijoj; kur të hiqet magneti, gjilpëra e ampermetrit gjithashtu do të devijojë, por në drejtimin tjetër.

Rrymat elektrike që lindin në rrethana të tilla quhen induktive, dhe shkaku që shkakton shfaqjen e rrymave të induksionit quhet forca elektromotore e induksionit.

Ky emf lind në përcjellës nën ndikimin e ndryshimit të fushave magnetike,
në të cilat ndodhen këta përçues.
Drejtimi i emf të induksionit në një përcjellës që lëviz në një fushë magnetike mund të përcaktohet nga rregulli dora e djathtë e cila formulohet si më poshtë.

Nëse në hapësirën rreth të palëvizshmes ngarkesat elektrike ekziston një fushë elektrostatike, pastaj në hapësirë rreth ngarkesave lëvizëse (si dhe rreth fushave elektrike që ndryshojnë nga koha, të cilat Maxwell sugjeroi fillimisht). Kjo është e lehtë për t'u vëzhguar eksperimentalisht.

Është falë fushës magnetike që rrymat elektrike ndërveprojnë me njëra-tjetrën, si dhe magnetët e përhershëm dhe rrymat me magnet. Krahasuar me ndërveprimin elektrik, ndërveprimi magnetik është shumë më i fortë. Ky ndërveprim u studiua dikur nga André-Marie Ampère.

Në fizikë, karakteristika e fushës magnetike është B, dhe sa më e madhe të jetë, aq më e fortë është fusha magnetike. Induksioni magnetik B është një sasi vektoriale, drejtimi i tij përkon me drejtimin e forcës që vepron në polin verior të një gjilpëre magnetike të kushtëzuar të vendosur në një pikë të fushës magnetike - fusha magnetike do ta orientojë gjilpërën magnetike në drejtim të vektorit. B, domethënë në drejtim të fushës magnetike.

Vektori B në secilën pikë të vijës së induksionit magnetik është i drejtuar në mënyrë tangjenciale në të. Kjo do të thotë, induksioni B karakterizon efektin e forcës së fushës magnetike në rrymë. Një rol të ngjashëm luan intensiteti E për fushën elektrike, e cila karakterizon efektin e forcës së fushës elektrike në ngarkesë.

Eksperimenti më i thjeshtë me tallash hekuri bën të mundur demonstrimin e qartë të efektit të një fushe magnetike në një objekt të magnetizuar, pasi në një fushë magnetike konstante copa të vogla të një ferromagneti (pjesë të tilla janë tallash hekuri) magnetizohen përgjatë fushës, hala magnetike, si gjilpëra të vogla busull.

Nëse merrni një përcjellës bakri vertikal dhe e kaloni atë përmes një vrime në një fletë letre të vendosur horizontalisht (ose pleksiglas, ose kompensatë), dhe më pas derdhni fletë metalike në fletë dhe shkundni pak, dhe më pas kaloni një rrymë të drejtpërdrejtë përmes përcjellësit, është e lehtë të vërehet se si tallashja do të rreshtohet në formën e një vorbulle në rrathë rreth përcjellësit, në një plan pingul me rrymën në të.

Këto rrathë tallash do të jenë thjesht një imazh i kushtëzuar i linjave të induksionit magnetik B të fushës magnetike të një përcjellësi që mbart rrymë. Qendra e rrathëve, në këtë eksperiment, do të vendoset pikërisht në qendër, përgjatë boshtit të përcjellësit me rrymë.

Drejtimi i vektorëve të induksionit magnetik Në një përcjellës me rrymë është e lehtë të përcaktohet ose nga rregulli i duhur i vidës: kur boshti i vidës lëviz në drejtim të rrymës në përcjellës, drejtimi i rrotullimit të vidës ose dorezës së Gimlet (vidhosni ose zhvidhosni vidën) do të tregojë drejtimin e fushës magnetike rreth rrymës.

Pse zbatohet rregulli i gimlet? Meqenëse operacioni i rotorit (i shënuar në kalbëzimin e teorisë së fushës) i përdorur në dy ekuacionet e Maxwell mund të shkruhet zyrtarisht si një produkt vektori (me operatorin nabla), dhe më e rëndësishmja, sepse rotori i një fushe vektoriale mund të krahasohet (është një analogji ) për shpejtësinë këndore të rrotullimit të një lëngu ideal (siç imagjinoi vetë Maxwell), fusha e shpejtësisë së rrjedhës së të cilit përfaqëson një fushë të caktuar vektoriale, mund të përdorni për rotor ato formulime të rregullit që përshkruhen për shpejtësinë këndore.

Kështu, nëse e ktheni gimletin në drejtim të fushës vektoriale rrotulluese, atëherë ajo do të vidhoset në drejtim të vektorit të rotorit të kësaj fushe.

Siç mund ta shihni, ndryshe nga linjat e fushës elektrostatike, të cilat janë të hapura në hapësirë, linjat e induksionit magnetik që rrethojnë rrymën elektrike janë të mbyllura. Nëse linjat e intensitetit elektrik E fillojnë me ngarkesa pozitive dhe përfundojnë me ato negative, atëherë linjat e induksionit magnetik B thjesht mbyllen rreth rrymës që i gjeneron ato.

Tani le ta komplikojmë eksperimentin. Le të shqyrtojmë në vend të një përcjellësi të drejtëpërdrejtë, një spirale me rrymë. Supozoni se është e përshtatshme për ne që të vendosim një kontur të tillë pingul me rrafshin e figurës, dhe rryma drejtohet drejt nesh në të majtë, dhe larg nesh në të djathtë. Nëse tani një busull me një gjilpërë magnetike vendoset brenda spirales me rrymë, atëherë gjilpëra magnetike do të tregojë drejtimin e linjave të induksionit magnetik - ato do të drejtohen përgjatë boshtit të spirales.

Pse? Sepse anët e kundërta nga rrafshi i spirales do të jenë të ngjashme me polet e gjilpërës magnetike. Aty ku vijat B dalin është poli magnetik i veriut, ku hyjnë është poli jugor. Kjo është e lehtë për t'u kuptuar nëse së pari merrni parasysh një përcjellës me rrymë dhe fushën e tij magnetike, dhe më pas thjesht mbështillni përcjellësin në një unazë.

Për të përcaktuar drejtimin e induksionit magnetik të një mbështjelljeje me rrymë, ata përdorin gjithashtu rregullin e gimletit ose rregullin e vidës së djathtë. Vendoseni majën e gjilpërës në qendër të spirales dhe filloni ta rrotulloni në drejtim të akrepave të orës. Lëvizja përkthimore e gemletit do të përkojë në drejtim me vektorin e induksionit magnetik B në qendër të spirales.

Natyrisht, drejtimi i fushës magnetike të rrymës lidhet me drejtimin e rrymës në përcjellës, qoftë ai një përcjellës i drejtë ose një spirale.

Pranohet përgjithësisht se ajo anë e bobinës ose mbështjelljes me rrymë, nga ku dalin linjat e induksionit magnetik B (drejtimi i vektorit B jashtë) është poli magnetik i veriut, dhe ku hyjnë linjat (vektori B është drejtuar në) është poli magnetik jugor.

Nëse shumë rrotullime me rrymë formojnë një spirale të gjatë - një solenoid (gjatësia e spirales është shumë herë më e madhe se diametri i saj), atëherë fusha magnetike brenda saj është uniforme, domethënë linjat e induksionit magnetik B janë paralele me njëra-tjetrën. dhe kanë të njëjtën dendësi përgjatë gjithë gjatësisë së bobinës. Nga rruga, fusha magnetike e një magneti të përhershëm është e ngjashme nga jashtë me fushën magnetike të një spirale me rrymë.

Për një spirale me rrymë I, gjatësi l, me numrin e rrotullimeve N, induksioni magnetik në vakum do të jetë numerikisht i barabartë me:

Pra, fusha magnetike brenda bobinës me rrymë është uniforme, dhe drejtohet nga jugu në polin verior (brenda spirales!) Induksioni magnetik brenda spirales është proporcional në vlerë absolute me numrin e rrotullimeve të amperit për njësi gjatësi të spiralja me rrymë.