Na przewodnik z prądem umieszczony w polu magnetycznym działa siła - tzw. siła elektrodynamiczna. Siła ta jest tym większa im większy prąd płynie w przewodniku, im bardziej intensywne jest pole magnetyczne i im większa długość przewodnika objęta jest tym polem.

Wielkością fizyczną ściśle określającą intensywność pola magnetycznego jest indukcja magnetyczna B. Jest to wielkość wektorowa. Przykładowo, wektor indukcji magnetycznej w punkcie pomiędzy dwoma biegunami magnesu podkowiastego jest skierowany od bieguna północnego N oznaczonego na magnesie na niebiesko do bieguna południowego S oznaczonego na czerwono.

Jeżeli kierunek wektora indukcji magnetycznej i kierunek przepływu prądu są wzajemnie prostopadłe to wartość siły elektrodynamicznej wyraża się wpadającym w ucho i łatwym do zapamiętanie wzorem F=BIL. We wzorze tym B oznacza wartość indukcji magnetycznej, I to natężenie prądu płynącego w przewodniku, a L to długość przewodnika zanurzona w polu magnetycznym.

Jeśli chcemy określić, w którą stronę będzie działać siła elektrodynamiczna to można to zrobić w następujący sposób: lewą dłoń ustawiamy tak aby wektor indukcji "kłuł" nas w jej wewnętrzną stronę, wyprostowane palce wskazujące układamy zgodnie z przepływem prądu, wówczas odchylony kciuk będzie pokrywał się z kierunkiem i zwrotem siły elektrodynamicznej.

Siła elektrodynamiczna wynika z wzajemnego oddziaływania pola magnetycznego np. magnesu podkowiastego z polem magnetycznym wokół przewodnika z prądem. Siła ta jest zdolna wprawić przewód w ruch co wykorzystano do budowy silnika elektrycznego. Z kolei w oparciu o fakt, że siła elektrodynamiczna zależy od natężenia prądu w przewodniku, można zbudować miernik elektryczny.

Na zdjęciach załączonych w tej galerii widać dwa szkolne przyrządy służące do demonstracji siły elektrodynamicznej. Pierwszy z nich składa się z dwóch kątowników przytwierdzonych wzajemnie równolegle do drewnianych podpórek. Na kątownikach, pomiędzy biegunami magnesu, położona jest lekka aluminiowa rurka mogąca swobodnie się toczyć. Wykorzystując akumulator, na moment zamyka się obwód elektryczny utworzony z kątowników i połączonych wspomnianą już rurką. Wtedy wprawiana jest ona w ruch właśnie przez siłę elektrodynamiczną.

Drugi przyrząd nazywany bywa "huśtawką elektrodynamiczną". Składa się z plastikowej poprzeczki z dwoma aluminiowymi zaczepami. Poprzeczkę mocuje się w statywie. Od góry zaczepy łączy się przewodami z zaciskami akumulatora, a od dołu podwiesza się na nich drut aluminiowy wygięty na kształt litery "U". Na statywie tak reguluje się wysokość, aby dolna część drutu zwisała pomiędzy biegunami magnesu podkowiastego gdzie pole magnetyczne jest silne i jednorodne. Po zamknięciu obwodu, w przewodzie zaczyna płynąć prąd, co z kolei skutkuje pojawieniem się siły elektrodynamicznej działającej na część drutu objętej polem magnetycznym. Siła ta odchyla drut zaś siła grawitacji chce go z powrotem sprowadzić do najniższego położenia. Trudno tu jednak o równowagę ponieważ zwykle akumulator podłącza się tylko na chwilkę, a nawet jeśli nie to często zanik prądu sam powstaje na stykach drutu z zaczepami. Drut się przy tym "huśta".

Eksperymentując z takimi przyrządami łatwo jest zmieniać kierunek przepływu prądu lub zwrot pola magnetycznego. Jako ćwiczenie można sobie zadać przewidywanie zwrotu siły elektrodynamicznej stosując opisaną wyżej 'regułę lewej dłoni'. Zmieniając natężenie prądu czy dokładając dodatkowy magnes można sprawdzać zależność siły elektrodynamicznej od tych czynników.

Powrót