VODIČ S PROUDEM V MAGNETICKÉM POLI
Pomůcky: podkovovitý magnet, vodič ve tvaru rámečku z hliníkové fólie na stativu, akumulátor (zdroj stejnosměrného napětí), spojovací vodiče, ampérmetr, reostat
Dolní vodorovná část rámečku je umístěna mezi póly magnetu. Rámeček je v klidu. Když demonstrátor připojí vodič ke zdroji napětí, vodič se vychýlí. Má-li magnet severní pól dole, vychýlí se vodič směrem k magnetu. Zamění-li demonstrátor póly magnetu (severní pól je nahoře), vychýlí se vodič na opačnou stranu, směrem od magnetu.
V další videoukázce prohodí demonstrátor vodiče, tj. změní směr proudu procházejícího vodičem a přitom ponechá magnet ve stejné poloze. Výchylka je při změně směru proudu opačná.
V další videoukázce je do série k vodiči připojen ampérmetr a reostat. Můžeme pozorovat, jaký proud prochází vodičem při tomto zapojení. Přibližně 5,7 A. Ve videoukázce demonstrátor vystřídá všechna 4 uspořádání pokusu (oba směry proudu, obě polohy magnetu)
Na vodič s proudem působí v magnetickém poli magnetická síla.
Směr síly závisí na poloze magnetu vůči vodiči a na směru proudu procházejícího vodičem.
Proč se vodič vychýlí?
Příčinou vzniku magnetické síly, která působí na vodič s proudem v magnetickém poli, je vzájemné působení magnetického pole vodiče s proudem a magnetického pole magnetu.
Jak vypadá magnetické pole kolem přímého vodiče s proudem (kolem vodorovné části rámečku)?
Jak vypadá magnetické pole magnetu mezi jeho póly?
Jak se změní magnetické pole podél vodiče umístěného mezi póly magnetu, když jím bude procházet proud?
Jak jsou orientovány magnetické indukční čáry magnetu a vodiče s proudem vlevo a vpravo od vodiče? Souhlasně nebo opačně?
Jak se změní hustota magnetických indukčních čar (jaké bude výsledné pole, které vznikne složením dvou polí) vlevo a vpravo od vodiče?
Díky nesouměrnému rozložení indukčních čar v okolí vodiče vzniká magnetická síla, která působí na vodič a směřuje do místa s menší hustotou čar.
K určení směru magnetické síly, která působí na přímý vodič s proudem v homogenním magnetickém poli, slouží Flemingovo pravidlo levé ruky:
Přiložíme-li otevřenou levou ruku k přímému vodiči tak, aby prsty ukazovaly dohodnutý směr proudu a indukční čáry vstupovaly do dlaně, ukazuje odtažený palec směr síly, kterou působí magnetické pole na vodič s proudem.
Ověřte Flemingovo pravidlo levé ruky na videoukázkách.
Na kladný pól zdroje je připojený žlutý spojovací vodič.
Poznámka 1:
Jedna video ukázka je provedena pouze se spojovacím vodičem a magnetem.
Vysvětlení vychylování je stejné jako v předchozích pokusech.
(Kladný pól zdroje je na videu více vlevo.)
Poznámka 2:
Ve videoukázce je vodič připojován přímo ke zdroji napětí, aby proud jím procházející byl velký a efekt vychýlení byl výrazný. Takto by obvod neměl být zapojován, dochází ke zkratu a baterka se rychle vybíjí. Vodič by měl být připojen přes spínač (ten je zde nahrazen krátkým připojením vodiče ke zdroji) a reostat.