מגנטיות וחוטים המוליכים זרם
הוצגמנוע חשמלי: זרם + מגנט = סיבוב
- בתוך כל מנוע חשמלי, חוט נושא זרם נמצא בשדה מגנטי — ומודחק.
- מכיוון שזרם הוא סך הכל מטענים זזים, השדה דוחק את החוט הצידה.
- הפוך את הזרם בכל מחצית סיבוב והדחיפה הופכת לסיבוב רציף.
- אפקט זה "אפקט המנוע", והפוך שלו, מספק אנרגיה למכונות כמעט כולנו.
אפקט המנוע
- חוט נושא זרם $I$ ואורך $L$ בשדה $B$ מרגיש כוח $F = BIL$.
- כמו הכוח על מטען בודד, הוא ניצב גם לזרם וגם לשדה.
- הפוך את הזרם או את השדה והכוח יחזור בכיוון ההפוך.
- זרם גדול יותר, שדה חזק יותר או חוט ארוך יותר מביאים כוח גדול יותר.
כוח על זרם
שנו את השדה, הזרם והאורך ותצפו כיצד הכוח באפקט המנוע מגיב.
חוט $0.5\ \text{m}$ נושא זרם $4\ \text{A}$ חוצה שדה $2\ \text{T}$. מהו הכוח שמרגיש החוט, ב-$\text{N}$?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$F = BIL = 2 \times 4 \times 0.5 = 4\ \text{N}$.
הכוח על חוט נושא זרם בשדה מגנטי הוא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$F = BIL$ — הכוח באפקט המנוע על זרם.
הפיכת כיוון הזרם בחוט הופכת את כיוון הכוח.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
הפיכת הזרם (או השדה) הופכת את כיוון הכוח.
בחר את כל השינויים שמגדילים את כוח האפקט המנועי על חוט.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$F = BIL$ גדל עם השדה, הזרם והאורך. זרם מקביל נותן אפס כוח.
כלל היד השמאלית של פלמינג
- צבע את יד שמאלך: אצבע ראשונה = שדה, אצבע שנייה = זרם, אגודל = כוח.
- החזק אותם בזווית ישרה והם תורמים את שלושה הכיוונים הניצבים.
- זו הדרך המהירה למצוא באיזה כיוון הדחף את החוט.
- (השתמש ביד שמאל עבור הכוח על זרם; היד הימנית הייתה עבור מהירות של מטען חיובי.)
איזו כלל יד נותן את הכוח על חוט המעביר זרם?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כלל היד השמאלית של פלמינג נותן את הכוח עבור: שדה, זרם, כוח.
זרם יוצר גם הוא שדה משלו
- ההפוך גם כן נכון: חוט נושא זרם יוצר שדה מגנטי סביבו.
- עיגל את החוט והשדות יתווספו ליצירת אלקטרומגנט חזק.
- נתק את הזרם והשדה נעלם — מגנט ניתן לשליטה.
- מגנטים אלקטרוניים מרימים רכבי פסולת, מפעילים פעמוני דלת ומניעים רמקולים.
סליל זרם פועל כ-____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
שדות המגנטיים של הסליל מתחברים ליצירת מגנט אלקטרוני חזק וניתן לכיבוי.
השתמש ביד שמאלית (חוק היד השמאלית של פלמינג) לכוח הפועל על חוט המעביר זרם — קל לתבלבל ולקחת את היד הלא נכונה. הכוח דורש שהזרם יעבור צלב את השדה: חוט המעביר זרם מوازي לשדה אינו חש בכוח כלשהו.
חוט באורך $0.5\ \text{m}$ מעביר זרם של $4\ \text{A}$ צלב שדה של $2\ \text{T}$.
- $F = BIL = 2 \times 4 \times 0.5 = 4\ \text{N}$.
הכפל את הזרם ל-$8\ \text{A}$ והכוח יכפיל ל-$8\ \text{N}$.
חוט המעביר זרם בשדה מגנטי חש בכוח אפקט המנוע $F = BIL$, ניצב לזרם ולשדה (חוק היד השמאלית של פלמינג). הפיכת הזרם או השדה הופכת אותו. זרם גם יוצר שדה — הבסיס ל-מגנט אלקטרוני.