Efecte electodinamice

Efecte electodinamice

1. Conductor electric aflat in camp magnetic

Un conductor liniar din aluminiu, suspendat intre polii unui magnet-potcoava este impins in afara daca este parcurs de un curent. Forta este perpendicular ape directia curentului si a campului magnetic si se numeste forta lui Lorentz. Aceasta actioneaza asupra sarcinilor electrice aflate in miscare (curentului electric) si le impinge pe directia fortei.

Forta lui Lorentz este proportionala cu inductia magnetica B, cu marimea Q a sarcinii electrice si cu viteza de deplasare a acestuia:

F = B Qv

in care

B = Vs/m ; Q=As; v=m/s; F=N (newton)

Forta apare numai cand sarcinile se misca perpendicular pe campul magnetic. Daca se inverseaza sensul curentului, conductorul din aluminiu se misca invers (spre magnet).

Campul magnetic creat de curentul prin conductor se insumeaza cu campul magnetului permanent. Campul rezultant nu mai este omogen: este mai slab unde campurile individuale au sensuri contrare si mai intens unde sensurile coincid.

Conductorul este impins din zona cu flux mai intens spre zona cu densitate mai mica de flux; altfel spus, liniile de camp tind sa-si scurteze triectoria.

Inversand sensul curentului, creste densitatea de flux de partea cealalta a conductorului si miscarea isi inverseaza directia. La fel se intampla daca campul magnetic permanent isi schimba sensul.

Regula mainii stangi: daca inductia B este perpendicular ape palma si varful degetelor arata sensul curentului, forta care ia nastere are sensul degetului mare extins.

Forta Lorentz este active cat timp electronii in miscare se afla in campul magnetic. Drumul lor este deci egal cu latimea efectiva a campului magnetic, iar timpul de actionare este egal cu timpul necesar electronilor ca sa parcurga campul magnetic efectiv.

Devierea electronilor in campul magnetic se foloseste in televizoare si electromotoare.

Daca mai multi conductori paraleli si parcursi de acelasi curent se afla concomitant in campul magnetic, forta creste proportional cu numarul lor.

Forta lui Laplace. Marimea fortei la campul mai lat arata ca forta creste cu lungimea l a conductorului. De asemanea, creste cu inductia magnetica B, cu intensitatea curentului l si cu numarul de conductoare n

F=B l l n

in care

B=Vs/m*2; l=A; l=m; n=spire; F=N (newton)

2. Spira parcursa de curent si aflata in camp magnetic

O spira (conductor indoit in forma de dreptunghi) aflata intre polii unui magnet se roteste daca este parcursa de un curent electric. Daca seinverseaza sensul curentului sau al campului magnetic, sensul rotirii se inverseaza.

Curentul in cei doi conductori reprezentati de laturile active ale spirei (perpendiculare pe campul magnetic permanent) creeaza un camp magnetic, suprapus campului magnetului permanent.

Campul rezultat are densitatea mai mare intre cei doi conductori ( trce prin mijlocul spirei ).

Asupra fiecarui conductor actioneaza o forta F.

Se formeaza un cuplu de forte (momente de rotire). Spira creeaza un camp magnetic Bs perpendicular pe suprafata sa, care interactioneaza cu campul permanent Bm . spira se roteste pana ce campul ei ajunge pe aceeasi directie ca si campul magnetic permanent. Deci unghiul maxim de rotire a spirei este de 180°.

Inversand sensul curentului prin spira directia fortelor si sensul de rotire se inverseaza si ele.

3. Aparatul de masura magnetoelectric

In intrefierul cilindric dintre polii unui magnet permanent se poate roti un cadru din aluminiu, pe care sunt bobinate spire din cupru emailate. Bobina e centrata pe un cilindru din fier moale care uniformizeaza campul magnetic. Acul indicator este solidar cu cadrul mobil, care se sprijina pe doua axe metalice, accesibile pentru curent prin doua arcuri spirale, montate in sensuri opuse.

Curentul prin spira creeaza un camp magnetic ce produce un cuplu active cu campul magnetului permanent dupa relatia cunoscuta, adica unghiul de deplasare este proportional cu intensitatea curentului. Scala aparatului este deci liniara (cu gradatii egale). Inversarea curentului ar schimba sensul de rotire, ceea ce trebuie evitat (bornele sunt marcate cu + respective -).

Egalitatea Ma = Mr se realizeaza dupa cateva oscilatii (penduari) ale acului indicator. In cadrul de aluminiu se nasc curenti de franare in timpul pendularilor, pe care le amortizeaza.

Avantaje: sensibilitate mare, scara liniara, comsum propriu mic (sub 0,5 mW), stabilitate in timp.

Dezavantaje: voluminous, greu, scump, masoaradoar in curent continuu.

Detalii constructive: magnet permanent, piese polare si miez cilindric ambele din fier moale pentru tramnsmiterea si uniformizarea fluxului magnetic in bobina mobile, axele si de sustinere si de solidare cu acul indicator echilibrat de contragreutatile, scala gradata, arcuite spirale si sensuri contrre si fixate de axele de sustinere, parghia de reglare a pozitiei de repaus a acului indicator si manevrata printr-un buton crestat.