Magneettikentässä

Oersted oli todennut, että kompassineula taipuu virran kantavan johtimen läheisyydessä eli tämä johdin kohdistaa voiman kompassineulaan. Myöhemmin, vuonna 1821, Michael Faraday havaitsi, että myös virran kuljettava johdin taipuu, kun se joutuu magneettikenttään. Voidaan sanoa, että magneettikenttä ja tämä virran kantava johdin vaikuttavat toisiinsa läheisyydessään.
Oletetaan, että johdin kantaa virran I ja se on pituuden (l) kanssa. Koska se kuljettaa virtaa (DC), jotkut vuon linjat syntyy ympäri johtimen ja ne ovat samankeskisiä kanssa keskiakselin johtimen. Sähkömagneettinen kenttä syntyy tämän johtimen kautta kulkevan virran vuoksi.

oikean käden peukalosääntöä noudattaen magneettivuon linjat saavat suunnan taivutettuja sormia pitkin, kun peukalo ilmaisee virran suunnan, ts. alla olevassa kuvassa.
oikean käden sääntö
Tämä virran kantava johdin on sijoitettu hevoskenkämagneetin kahden navan väliin, jonka vuontiheys on . Magneetti on tiukasti kiinni maassa. Kapellimestari ei ole kiinteä, vaan se on vapaa liikkumaan. Johtimen pituus on juuri kohtisuorassa hevosen kengän pysyvään magneettikenttään nähden.

on siis selvää, että virran ja magneettikentän suunta ovat normaalit toisilleen.
virran kuljettava johdin magneettikentässä

nyt kaksi magneettikenttää (johtimen sähkömagneettinen kenttä ja hevoskenkämagneetin pysyvä magneettikenttä) ovat toiminnassa.
virran Kantojohdin magneettikentässä
tämän johtimen läpi virtaavan virran (I) aiheuttamat sähkömagneettisen vuon samankeskiset ympyrät yrittävät torjua kestomagneetin magneettivuon kyseisessä tilanteessa.

Tarkastellaanpa voimaa .

tässä virran suunta riippuu virran kantojohtimen pituuden suunnasta (l), joten vektori otetaan vain pituudelle. Voima on pituusvektorin () ja vuon tiheysvektorin () ristitulo. Nyt

tässä θ on kahden vektorin välinen kulma ja on voiman yksikkövektori kohtisuorassa kahden vektorin suunnassa.
voima johtimeen magneettikentässä
tähän voiman suuntaan johdin siirtyy. Tätä voidaan yksinkertaistaa helpolla säännöllä eli Flemingin vasemman käden säännöllä. Venyttämällä kolme vasemman käden sormea kohtisuoraan toisiinsa nähden, jos virran suunta merkitään vasemman käden keskisormella ja toinen sormi on magneettivuon suuntaan, niin vasemman käden peukalo ilmaisee johtimen liikkeen suunnan.
Flemingin vasemman käden sääntö
nyt virran suunta tämän johtimen läpi riippuu johtimesta, missä suunnassa johdin on sijoitettu magneetin kahden navan väliin. Niinpä virran kantava johdin kohtaa aina kestomagneetin tai minkä tahansa sähkömagneetin läheisyydessä olevan voiman. Tämän ilmiön perusteella DC moottori pyörii.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *