Siła elektrodynamiczna — przewodnik w polu
Przepuść prąd przez przewodnik w polu magnetycznym — działa na niego siła F=BIl·sinα, wypychająca go prostopadle do prądu i pola. Zmieniaj prąd, indukcję i długość; kierunek wskazuje reguła lewej dłoni. To zasada silnika elektrycznego.
Dam Ci docelową siłę — dobierz prąd, pole, długość i kąt, by ją uzyskać. F = B·I·l·sin α.
Co się właśnie stało?
Prąd płynący przez przewodnik umieszczony w polu magnetycznym został wypchnięty siłą prostopadłą do kierunku prądu i do linii pola. Im większy prąd, pole i długość przewodnika, tym większa siła.
Siła elektrodynamiczna:
— B to indukcja pola magnetycznego (T), I — natężenie prądu (A), l — długość przewodnika w polu (m), α — kąt między kierunkiem prądu a liniami pola. Siła jest największa, gdy (prąd prostopadły do pola).
Który kierunek? Reguła lewej dłoni:
Ustaw lewą dłoń tak, by linie pola wchodziły w wewnętrzną stronę dłoni, a wyprostowane palce wskazywały kierunek prądu — wtedy odchylony kciuk pokazuje zwrot siły . Siła jest zawsze prostopadła jednocześnie do prądu i do pola.
Co to znaczy w praktyce?
To zasada działania każdego silnika elektrycznego: prąd w cewce umieszczonej w polu magnetycznym jest wypychany, co wprawia wirnik w ruch. Ta sama siła porusza głośniki i wskazówki mierników analogowych.
Po co Ci to na maturze:
F = BIl·sin α plus reguła lewej dłoni rozwiązują większość zadań o przewodniku w polu magnetycznym. Chwyt: sprawdź kąt α — jeśli prąd jest równoległy do pola (α = 0°), siła znika, bo sin 0° = 0.
Zapamiętaj: przewodnik z prądem w polu magnetycznym jest wypychany siłą F = BIl·sin α, prostopadłą do prądu i pola — kierunek daje reguła lewej dłoni.
Teoria i wzory
Siła elektrodynamiczna
Na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym działa siła: Jest największa, gdy przewodnik jest prostopadły do pola (), a zeruje się, gdy jest równoległy.
Kierunek siły
Wyznacza go reguła lewej dłoni: linie pola wchodzą w dłoń, wyprostowane palce wskazują kierunek prądu, a odchylony kciuk — zwrot siły.
Źródło i zastosowania
Siła ta jest wypadkową sił Lorentza działających na poruszające się ładunki w przewodniku. To zasada działania silników elektrycznych, głośników i mierników wskazówkowych.
Oznaczenia: — siła elektrodynamiczna, — indukcja pola, — natężenie prądu, — długość przewodnika w polu, — kąt między przewodnikiem a liniami pola.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Skąd bierze się siła na przewodniku?
Pole magnetyczne działa na poruszające się ładunki (prąd); ich siły Lorentza sumują się do siły F=BIl·sinα na przewodniku.
›Jak wyznaczyć kierunek siły?
Regułą lewej dłoni: linie pola wchodzą w dłoń, palce wskazują prąd, a odchylony kciuk — siłę.
›Gdzie wykorzystuje się tę siłę?
W silnikach elektrycznych, głośnikach i miernikach wskazówkowych.