14-6 Elektrický prúd v magnetickom poli
14-1 Magnety a magnetické pole; 14-2 Prúd
a magnetizmus; 14-3 Sila pôsobiaca na pohybujúci sa náboj; 14-4
Magnetický tok; 14-5 Cievky a elektromagnety ; 14-6 Elektrický prúd v
magnetickom poli ; 14-7 Galvanometer, voltmeter, ampérmeter ; 14-8
Pôsobenie medzi prúdmi ; 14-9 Indukovanie elektrického prúdu
; 14-10 Premenlivý
magnetický tok ; 14-11 Transformátory a striedavý prúd;
14-6 Elektrický prúd v magnetickom poli
Predpokladajme, že vodič, v ktorom tečie prúd, umiestnime do silného magnetického poľa. Takéto silné pole je napríklad v medzere medzi pólmi elektromagnetu na obrázku 14.8b. Takéto usporiadanie ukazuje aj obrázok 14.9a. Vo vodiči tečie prúd vo vyznačenom smere. Nakoľko prúd pozostáva
z pohybujúcich sa nábojov, pôsobí na nich sila – pohybujú sa v magnetickom poli. Smer tejto sily určíme jednoduchým spôsobom, pomocou pravidla pravej ruky znázornenej na obrázku 14.9b. Skutočné prúdenie elektrónov sa deje zprava doľava, čo je rovnocenné tomu, že sa pohybujú kladné náboje zľava doprava. Kladné náboja sa pohybujú v smere prúdu, podľa dohody. Ako to ukazuje aj obrázok 14.9b, sila pôsobiaca na vodič ukazuje od čitateľa smerom do roviny kresby. Tieto sily pôsobia skutočne na náboje pohybujúce sa vo vodiči, vodič však nemôžu opustiť, a zisťujeme, že v uvedenom smere sa nakoniec posunie vodič.
To už vieme vypočítať, že aká sila pôsobí na jediný pohybujúci sa náboj. Vieme použiť naše poznatky na prípad, keď vo vodiči tečie prúd veľkosti I (ampérov)? Napíšme silu, ktorá pôsobí na náboj
| F=QvB. |
To isté pre jednotky
| N=C⋅ms⋅Wbm2. |
Nič sa nezmení, pokiaľ „sekundu“ napíšeme pod „coulomb“
| N=Cs⋅m⋅Wbm2. |
Nakoľko množstvo náboja premiestneného po vodiči za jednotku času je prúd a tiež coulomb/sekunda=ampér je jednotkou prúdu, našu rovnicu môžeme písať v tvare
| F=IlB, |
kde l je dĺžka vodiča nachádzajúca sa v magnetickom poli. V začiatočnom vzťahu bola rýchlosť v kolmou zložkou rýchlosti, teda tá zložka rýchlosti, ktorá bola kolmá k magnetickému poľu, preto aj l predstavuje tú zložku dĺžky vodiča, ktorá je kolmá k magnetickému poľu.
Vypočítajme na základe obrázku 14.9 jeden príklad. Nech priemer pólov magnetu je 20 cm a nech hustota magnetického toku medzi nimi je 1,65 Wb/m2. Nech vodič prechádza stredom magnetického poľa (to znamená, že dĺžka vodiča pripadajúca na magnetické pole je 20 cm=0,2 m), kolmo na magnetické siločiary. Nech veľkosť elektrického prúdu prechádzajúceho vodičom je 30 A. Sila, ktorá pôsobí na vodič je
| F=IlB=(30 A)(0,20 m)(1,65 Wb/m2)=9,90 N. |
(Smer sily, ktorá ukazuje do roviny kresby sme už určili predtým.)