در این فیلم آموزشی با نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان آشنا خواهید دید.
موتور الکتریکی
موتورهاى الکتریکى ابزارهایى هستند که انرژى الکتریکى را به انرژى مکانیکى تبدیل می‌کنند و اساس کار بسیارى از دستگاه‌ها نظیر جاروى برقى، آسیاب برقى، ماشین لباسشویى، پنکه و … را تشکیل می‌دهد.
در هر موتور الکتریکی، سیمهایی وجود دارند که حامل جریان هستند، یعنی بارهای الکتریکی در آنها در حرکتند. علاوه بر این در موتور الکتریکی آهنرباهایی نیز وجود دارند که بر بارهای متحرک نیرو وارد می‌کنند. از این رو، بر هر سیم حامل جریان، نیروی مغناطیسی وارد می‌شود و این نیروها حلقه را می‌چرخاند.
در موتور الکتریکی بر سیم حامل جریان نیروی مغناطیسی وارد می‌شود که اساس حرکت آن است.
نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان
اورستد فیزیکدان دانمارکى با انجام آزمایشى نیرویى که بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسى وارد می‌شود را اندازه‌گیری کرد. اورستد نشان داد: نیرویى که در میدان مغناطیسى بر سیم حامل جریان الکتریکى وارد می‌شود، بر راستاى سیم و نیز بر راستای میدان مغناطیسى عمود است.
جهت نیروى وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسى را می‌توان بر اساس قاعده دست راست تعیین کرد.
بر سیم حامل در میدان مغناطیسی زمانی نیرو وارد می‌شود که موازی با خطوط میدان نباشد!
عوامل موثر بر نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان
اندازه نیروی مغناطیسی وارد بر یک سیم رسانای حامل جریان در میدان مغناطیسی یکنواخت، به عوامل مختلفی بستگی دارد. در فرمول زیر این عوامل به صورت رابطه ریاضی بیان شده‌اند:
در این رابطه l طول بخشی از سیم رساناست که در میدان مغناطیسی یکنواخت B قرار دارد. همچنین زاویه‌ای را که امتداد سیم با خطوط میدان مغناطیسی می‌سازد با θ نشان داده‌ایم.
اگر زاویه امتداد سیم بر خطوط میدان مغناطیسی عمود باشد، اندازه نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان بیشینه می‌شود.
مثال
در اینجا تستی از نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان برای شما مطرح می‌شود:
یک سیم در راستای قائم قرار دارد و حامل جریان 2 آمپر به طرف بالا است. اگر یک میدان مغناطیسی 50 میلیتسلا در این محل بهصورت افقی به طرف شرق برقرار باشد بر هر یک متر از این سیم نیروی F وارد می‌شود. F کدام است؟
1) 0/1 نیوتون به طرف شمال
2) 0/1 نیوتون به طرف جنوب
3) 0/2 نیوتون به طرف شمال
4) 0/2 نیوتون به طرف جنوب
پاسخ: با استفاده از قاعده دست در می‌یابیم جهت نیرو به سمت شمال خواهد بود. در بخش دوم با جایگذاری اعداد در فرمول عوامل موثر بر نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان اندازه آن 0.1 نیوتون به دست می‌آید. پس گزینه 1 صحیح می‌باشد. توضیحات لازم در ویدئوی آموزشی به صورت فیلم بیان شده است.
برای آشنایی بیشتر با نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان ویدئو آموزشی را به طور کامل مشاهده کنید.
سوالات متداول
در هر موتور الکتریکی، سیمهایی وجود دارند که حامل جریان هستند. (یعنی بارهای الکتریکی در آنها در حرکت است) و آهنرباهایی نیز وجود دارند که بر بارهای متحرک نیرو وارد می‌کنند. از این رو، بر هر سیم حامل جریان، نیروی مغناطیسی وارد می‌شود و این نیروها حلقه را می‌چرخاند.
جریان الکتریکی، طول بخشی از سیم که در میدان مغناطیسی قرار دارد و زاویه که امتداد سیم با خطوط میدان مغناطیسی می‌سازد.
