Zavřít
You need to upgrade your Flash Player

ICT v učivu elektromotorů na SŠ > Kapitola 1: Elektrický proud v magnetickém poli

Kapitola 1: Elektrický proud v magnetickém poli

Kolem vodiče, kterým protéká elektrický proud, vzniká magnetické pole. Magnetické pole magnetů a vodičů s proudem zobrazujeme pomocí magnetických indukčních čar.

Orientace magnetických indukčních čar (magnetického toku Φ) závisí na směru proudu ve vodiči a lze je určit pomocí Ampérova pravidla pravé ruky.

Ampérovo pravidlo pravé ruky

Naznačíme-li uchopení vodiče do pravé ruky tak, aby palec ukazoval směr proudu ve vodiči, pak prsty ukazují orientaci magnetických indukčních čar (magnetického toku Φ) (obr. 1.1).

Obr. 1.1 Ampérovo pravidlo pravé ruky


Na pohybující se elektrické náboje – na vodič, kterým protéká elektrický proud v magnetickém poli, působí síla kolmá na směr magnetického pole (indukčních čar) a kolmá na osu vodiče (směr proudu), nazývaná jako Ampérova síla.

Směr vychylující síly F závisí na směru proudu ve vodiči a na směru magnetického toku Φ magnetického pole. Magnetické pole magnetu (obr. 1.2) a magnetické pole vodiče s proudem (obr. 1.3) se složí a vytvoří spolu jedno společné výsledné magnetické pole (obr. 1.4).

Obr. 1.2 Magnetické pole
magnetu

Obr. 1.3 Magnetické pole
vodiče s proudem

Obr. 1.4 Výsledné
magnetické pole


Na jedné straně vodiče probíhají indukční čáry pole vodiče proti směru indukčních čar pole magnetu, indukce se na této straně vodiče zmenšuje – pole bude řidší. Na druhé straně vodiče mají indukční čáry obou polí stejný směr, indukce se na této straně vodiče zvětšuje, indukční čáry se zde stlačují – pole bude hustší. Vodič je z místa větší indukce – hustšího pole vytlačován sílou F do místa menší indukce – řidšího pole. Obrátíme-li směr proudu ve vodiči, obrátí se i směr síly působící na vodič.

Směr vychylující síly působící v magnetickém poli na vodič, kterým prochází elektrický proud, lze určit pomocí Flemingova pravidla levé ruky, zvané též motorové pravidlo.


Flemingovo pravidlo levé ruky (motorové pravidlo)

Nastavíme-li levou ruku tak, aby indukční čáry magnetického pole vstupovaly od severního pólu kolmo do dlaně a natažené prsty ukazovaly směr proudu ve vodiči, pak vztyčený palec ukazuje směr síly F vychylující vodič (obr. 1.5).


Obr. 1.5 Flemingovo pravidlo levé ruky (motorové pravidlo)


Lorentzova síla

Vychylující Ampérova síla má původ v silách magnetického pole, působících na náboje (elektrony) pohybující se ve vodiči. Síla, kterou působí magnetická pole na pohybující se náboje, se nazývá Lorentzova síla. Lorentzova síla F je tolikrát větší, kolikrát větší je magnetická indukce pole B, kolikrát větší je náboj Q a kolikrát větší je rychlost jeho pohybu v:

vzorec1

Dosadíme-li za vzorec2 dostaneme vztah:

vzorec4

Pozn.: nachází-li se současně z více vodičů (závitů) v magnetickém poli a teče jimi stejný proud stejného směru, je celková síla rovna součtu sil působící na jednotlivé vodiče:

vzorec5

Lorentzova síla působí jen na tu část vodiče, která leží v magnetickém poli. Této části vodiče říkáme účinná délka vodiče.

B – magnetická indukce; F – Lorentzova síla; I – proud; l – účinná délka magnetického pole, ve které protíná vodič při pohybu indukční čáry; Q – náboj; v – rychlost pohybu náboje; z – počet vodičů (závitů);


Úlohy

Úloha 1.1 Vodičem, který je umístěn v magnetickém poli (kolmo ke směru magnetických indukčních čar) protéká proud 25 A. Účinná délka vodiče je 5 cm. Magnetické pole působí na vodič silou o velikosti 50 mN. Vypočtěte velikost magnetické indukce magnetického pole.


Řešení úlohy

vzorec20

Odpověď: Velikost magnetické indukce magnetického pole bude 40 mT.




Úloha 1.2 Stejnosměrný motor má ve vzduchové mezeře (mezi pólovými nástavci a rotorem) magnetické pole s indukcí 0,8 T. Aktivní vinutí rotoru mezi póly má 400 závitů, kterými protéká proud 10 A. Účinná délka vodiče je 150 mm. Vypočtěte sílu na jednom pólu rotoru (rotorem pak otáčí více sil).


Řešení úlohy

vzoreculoha1

Odpověď: Na jednom pólu rotoru stejnosměrného motoru bude působit síla o velikosti 480 N.


© 2008- RNDr. Ivo Novák, Ph.D. | copyright | technická podpora |