Најважније из лекције
Амперова сила: На проводник дужине \( l \) са струјом \( I \) у пољу индукције \( B \) делује сила \( F = I \cdot l \cdot B \) (максимална када су жица и линије поља нормални).
Смер силе: Одређује се правилом три прста десне руке (кажипрст – \( I \), средњи прст – \( B \), палац – \( F \)).
Узајамно деловање струја: Истосмерне струје се привлаче, а супротносмерне се одбијају.
Примена: Обртање струјног рама под утицајем магнетне силе омогућава рад електромотора (претварање електричне у механичку енергију).
Смер силе: Одређује се правилом три прста десне руке (кажипрст – \( I \), средњи прст – \( B \), палац – \( F \)).
Узајамно деловање струја: Истосмерне струје се привлаче, а супротносмерне се одбијају.
Примена: Обртање струјног рама под утицајем магнетне силе омогућава рад електромотора (претварање електричне у механичку енергију).
Магнетна (Амперова) сила је сила којом магнетно поље делује на проводник кроз који протиче електрична струја. Она настаје узајамним деловањем магнетног поља струјног проводника и спољашњег магнетног поља.
Амперов закон: На струјни проводник магнетно поље делује силом чији је интензитет сразмеран јачини струје, дужини проводника и магнетној индукцији поља.
\[ F = I \cdot l \cdot B \]
\( F \) – интензитет магнетне силе (\(\text{N}\))
\( I \) – јачина електричне струје у проводнику (\(\text{A}\))
\( l \) – дужина дела проводника који се налази у магнетном пољу (\(\text{m}\))
\( B \) – интензитет магнетне индукције (\(\text{T}\))
Наведена формула се примењује за хомогено магнетно поље када је проводник постављен нормално на правац вектора магнетне индукције. Тада је интензитет магнетне силе највећи.
Ако кроз проводник дужине \( 0{,}8\text{ m} \), постављен нормално на магнетно поље индукције \( 0{,}5\text{ T} \), протиче струја од \( 2\text{ A} \), на њега делује сила:
\[ F = 2\text{ A} \cdot 0{,}8\text{ m} \cdot 0{,}5\text{ T} = 0{,}8\text{ N} \]
Правац магнетне силе увек је нормалан на раван коју одређују проводник и вектор магнетне индукције.
Правило три прста десне руке: Поставимо кажипрст, средњи прст и палац десне руке међусобно нормално:
- Кажипрст показује правац и смер електричне струје (\( I \)),
- Средњи прст показује правац и смер магнетне индукције (\( \vec{B} \)),
- Палац показује правац и смер деловања магнетне силе (\( \vec{F} \)).
Смер магнетне силе се мења у супротан ако се:
- промени смер протицања струје у проводнику, или
- промене полови магнета (тј. обрне смер вектора магнетне индукције).
Сваки проводник са струјом ствара сопствено магнетно поље. Када се два паралелна проводника нађу близу један другог, сваки се налази у магнетном пољу оног другог, па на њих делују силе једнаких интензитета (\( F_1 = F_2 \)).
- Ако струје теку у истом смеру, проводници се привлаче.
- Ако струје теку у супротним смеровима, проводници се одбијају.
Смер силе на један од проводника може се утврдити и правилом леве руке: постави се лева рука тако да линије магнетног поља првог проводника улазе у длан, врхови испружених прстију показују смер струје у другом проводнику, а одвојени палац показује смер силе којом поље делује на тај проводник.
Електромотор је уређај који претвара електричну енергију у механичку енергију.
Принцип рада електромотора заснива се на деловању магнетног поља на проводник са струјом: услед деловања магнетне силе долази до обртања проводног рама (петље) кроз који тече струја у магнетном пољу.
Усавршавању и широкој практичној примени електромотора суштински су допринели научни радови и патенти Николе Тесле.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Проводник дужине \( 50\text{ cm} \) налази се у хомогеном магнетном пољу индукције \( 0{,}4\text{ T} \), постављен нормално на линије поља. Израчунај интензитет магнетне силе која делује на проводник ако кроз њега тече струја јачине \( 3\text{ A} \).
Подаци:
\( l = 50\text{ cm} = 0{,}5\text{ m} \)
\( B = 0{,}4\text{ T} \)
\( I = 3\text{ A} \)
Формула: \[ F = I \cdot l \cdot B \] Рачун: \[ F = 3\text{ A} \cdot 0{,}5\text{ m} \cdot 0{,}4\text{ T} = 0{,}6\text{ N} \] Одговор: Интензитет магнетне силе износи \( 0{,}6\text{ N} \).
\( l = 50\text{ cm} = 0{,}5\text{ m} \)
\( B = 0{,}4\text{ T} \)
\( I = 3\text{ A} \)
Формула: \[ F = I \cdot l \cdot B \] Рачун: \[ F = 3\text{ A} \cdot 0{,}5\text{ m} \cdot 0{,}4\text{ T} = 0{,}6\text{ N} \] Одговор: Интензитет магнетне силе износи \( 0{,}6\text{ N} \).
Задатак 2 (средњи): На проводник дужине \( 40\text{ cm} \), који је постављен нормално на магнетно поље индукције \( 0{,}25\text{ T} \), делује сила интензитета \( 0{,}5\text{ N} \). Колика је јачина струје која протиче кроз тај проводник?
Подаци:
\( l = 40\text{ cm} = 0{,}4\text{ m} \)
\( B = 0{,}25\text{ T} \)
\( F = 0{,}5\text{ N} \)
Из Амперовог закона изражавамо јачину струје \( I \): \[ F = I \cdot l \cdot B \implies I = \frac{F}{l \cdot B} \] Рачун: \[ I = \frac{0{,}5\text{ N}}{0{,}4\text{ m} \cdot 0{,}25\text{ T}} = \frac{0{,}5}{0{,}1} = 5\text{ A} \] Одговор: Јачина струје у проводнику је \( 5\text{ A} \).
\( l = 40\text{ cm} = 0{,}4\text{ m} \)
\( B = 0{,}25\text{ T} \)
\( F = 0{,}5\text{ N} \)
Из Амперовог закона изражавамо јачину струје \( I \): \[ F = I \cdot l \cdot B \implies I = \frac{F}{l \cdot B} \] Рачун: \[ I = \frac{0{,}5\text{ N}}{0{,}4\text{ m} \cdot 0{,}25\text{ T}} = \frac{0{,}5}{0{,}1} = 5\text{ A} \] Одговор: Јачина струје у проводнику је \( 5\text{ A} \).
Задатак 3 (тежак): Два дугачка паралелна проводника налазе се у ваздуху. Кроз један проводник струја тече у смеру „одоздо нагоре”, а кроз други „одозго надоле”.
а) Како ови проводници делују један на другог (привлаче се или одбијају)?
б) Како ће се променити њихово међусобно деловање ако се смер струје у другом проводнику промени тако да тече „одоздо нагоре”?
в) Шта ће се десити са интензитетом силе уколико се јачина струје у једном од њих повећа три пута?
а) Како ови проводници делују један на другог (привлаче се или одбијају)?
б) Како ће се променити њихово међусобно деловање ако се смер струје у другом проводнику промени тако да тече „одоздо нагоре”?
в) Шта ће се десити са интензитетом силе уколико се јачина струје у једном од њих повећа три пута?
Одговори:
а) Струје у проводницима теку у супротним смеровима, што значи да се проводници одбијају.
б) Након промене смера, струје у оба проводника теку у истом смеру, па ће проводници почети да се привлаче.
в) Пошто је према Амперовом закону магнетна сила сразмерна струји (\( F \sim I \)), ако се струја повећа 3 пута, интензитет магнетне силе узајамног деловања ће се такође повећати 3 пута.
а) Струје у проводницима теку у супротним смеровима, што значи да се проводници одбијају.
б) Након промене смера, струје у оба проводника теку у истом смеру, па ће проводници почети да се привлаче.
в) Пошто је према Амперовом закону магнетна сила сразмерна струји (\( F \sim I \)), ако се струја повећа 3 пута, интензитет магнетне силе узајамног деловања ће се такође повећати 3 пута.
