8.5.2 ניסוי מספר 2 - כוחות הפועלים על כריכה נושאת זרם הנמצאת בשדה מגנטי אחיד
בתוך שדה מגנטי אחיד נמצא מוליך בצורת כריכה מלבנית. במוליך זה זורם זרם, כמתואר באיור 8.12 . נבצע מספר ניסויים בהתאם למצב הכריכה:
א. המשטח שיוצרת הכריכה מקביל לקווי השדה המגנטי:
איור 8.12
כיוון הזרם בכריכה הוא מה- (+) ל- (-). את הכריכה ניתן לתאר באמצעות ארבעה מוליכים:
בקטעים ad ו- bc כיוון הזרם במוליך הוא מקביל לכיוון השדה המגנטי, כלומר הזווית
שווה לאפס לכן לא
פועל כוח על קטעים אלה בכריכה.לעומת זאת בקטעים ab ו- cd פועל כוח מרבי משום שהכריכה ניצבת לקווי השדה
. כוחות אלה פועלים
בכיוונים מנוגדים ושואפים לסובב את הכריכה סביב צירה.באמצעות כלל יד שמאל ניתן לקבוע את כיוון הכוח שפועל על כל אחד מקטעי הכריכה ab ו- cd כפי שמתואר באיור 8.13
איור 8.13
ב. כריכה הניצבת לקווי השדה המגנטי - איור 8.14
איור 8.14
במקרה זה על כל אחד מקטעי הכריכה פועל כח מרבי (כיוון הזרם ניצב לכיוון מגמת קווי השדה המגנטי), אך ההבדל מתבטא בכך שהכריכה לא זזה משום שכל הכוחות שמתקבלים מבטלים זה את זה.
הכוח F1 שווה בגודלו לכוח F1' אך מנוגד בכיוונו, התוצאה כוח שקול השווה לאפס.
הכוח F2 שווה בגודלו לכוח F2' אך מנוגד בכיוונו, התוצאה כוח שקול השווה לאפס.
ג. כריכה הנמצאת בזווית כלשהי ביחס לשדה מגנטי - איור 8.15
איור 8.15
במצב זה על כל אחד מחלקי הכריכה פועל כוח החלש מזה שמתקבל כאשר הכריכה ניצבת לקווי השדה (
קטנה מ- 90° ולכן 1 > Sin α).
אם נחבר את הכריכה שבה השתמשנו בניסוי, לציר סיבוב ונזרים דרכה זרם כפי שעשינו בסדרת הניסויים האחרונה, נקבל מנוע חשמלי.
על מנת לגרום לאותה תנועה סיבובית של הכריכה מרכיבים על הדקי הכריכה טבעת החלקה חצויה אשר נעה יחד עם הכריכה כתוצאה מסיבובה. תפקיד הטבעת החצויה הוא לשנות את כיוון הזרם בכריכה כל 180 מעלות, אחרת התנועה הסיבובית תיפסק כפי שתואר בניסוי מספר 2 סעיף ב. מומנט הסיבוב פועל תמיד באותו כיוון וגורם לסיבוב הכריכה. הקשר החשמלי בין הטבעת למוליכים ממקור האנרגיה מתבצע באמצעות פחמים מקובעים הנקראים מברשות.
מעוניינים לדעת עוד על תפקיד המברשות - לחצו כאן