Якщо пропустити через провідник електричний струм, навколо нього виникне магнітне поле. Розташувавши поруч другий провідник з струмом, можна змусити магнітне поле першого провідника механічно діяти на другий, і навпаки.
Інструкція
1. Характер взаємодії двох паралельних провідників зі струмом залежить від напрямку струму в кожному з них. При однаковому напрямку струмів провідники відштовхуються, при протилежному - притягуються. Сила, з якою провідники діють один на одного, визначається законом Ампера і залежить від таких параметрів: довжини провідників l, відстані між ними R, струмів у них I1 і I2.
2. Крім змінних, у формулі для розрахунку сили взаємодії провідників з струмом бере участь і константа - магнітна постійна, позначена ^ 0. Вона дорівнює 1,26 * 10-6 і є безрозмірною величиною. Помножте струми в провідниках один на одного, а потім на магнітну постійну і на довжину провідників. Результат поділіть на витвір відстані між провідниками на 2º. Якщо струми взяті в амперах, а довжина і відстань - в метрах, сила вийде в ньютонах:F=(μ0I1I2l)(2πR) [Н]
3. Будь ласка, поставте у цю формулу струми, довжинами та відстанями, що досягаються в реальних умовах (наприклад, кілька ампер і кілька міліметрів), і ви переконайтеся, що навіть при значних струмах сила взаємодії одиночних провідників мала. На практиці для отримання значних сил взаємодії при малих струмах збільшують кількість паралельно розташованих провідників, струм в яких йде в одному напрямку. Котушка з струмом являє собою безліч таких провідників, з 'єднаних послідовно. Дві котушки при тих же струмах взаємодіють значно сильніше, ніж два одиночних провідника, адже сила множиться на кількість витків.
4. Додаткового збільшення сили взаємодії можна досягти, забезпечивши котушки ферромагнітними сердечниками. Вони характеризуються параметром, званим магнітною проникністю. Це теж безрозмірна величина. Слід зазначити, що обидва прийоми не порушують закону збереження енергії. Адже сила - не потужність. У статичному стані сила не виробляє роботу, а вся потужність, яка споживається електромагнітом, повністю розсіюється у вигляді тепла. Саме тому електромагніт, який споживає кілька ватт, здатний запобігати відкриванню дверей зусиллям до 20 тисяч ньютонів. У динамічному ж стані, коли струм через електромагніт змінює силу або навіть напрямок, механічна потужність на виході завжди менше електричної на вході, а різниця між ними також йде на нагрів.