Провод для переноски: как подобрать марку и сечение, правила эксплуатации

Как сделать надежный удлинитель (переноску)

Как в быту, так и на предприятиях часто возникает необходимость включения электроприборов в той части помещения или вне помещений, где нет розетки, от которой можно запитать необходимый электроприбор. Данную проблему легко решить при помощи удлинителя, так называемой «переноски».

Помимо функции удлинителя – то есть возможности включения электроприбора на некотором расстоянии от штепсельной розетки, переноска выполняет функцию разветвления одного штепсельного разъема на несколько, что актуально при необходимости включения нескольких электроприборов в одну розетку. Например, для включения в сеть компьютера необходимо несколько розеток для подключения монитора, системного блока, аудиоаппаратуры, принтера, маршрутизатора и т.д.

Также широко используются удлинители для технических нужд, которые используют для подключения к сети различного электроинструмента и приспособлений.

Современный ассортимент удлинителей предлагает различные варианты с разным количеством штепсельных разъемов, мощностью, качеством и соответственно ценой.

Какой удлинитель выбрать?

Дело в том, что достаточно часто попадается не только некачественные, но и вовсе не соответствующие заявленным характеристикам удлинители. Такой удлинитель не проработает долгое время, особенно если планируется его использовать для питания большой нагрузки. Эксплуатация некачественных удлинителей может привести к возникновению пожара, поражению людей электрическим током. Как же тогда поступить в данной ситуации?

Для того, чтобы быть уверенным в том, что удлинитель достаточно надежный и не выйдет из строя в самый неподходящий момент, необходимо изготовить его самостоятельно. Изготовить переноску не сложно, главное правильно выбрать требуемые конструктивные элементы. Ниже рассмотрим более подробно, как сделать надежный удлинитель (переноску).

Расчет требуемой мощности удлинителя

Для изготовления удлинителя необходимо иметь штепсельную вилку, провод необходимой длины и блок розеток на требуемое количество пар штепсельных разъемов — количество розеток в блоке.

Для выбора данных конструктивных элементов необходимо в первую очередь руководствоваться значением мощности (тока нагрузки), который будет протекать по данному удлинителю при включении в него электроприборов.

Прежде чем выбирать удлинитель необходимо проанализировать, возможно ли включение данных электроприборов через удлинитель в ту или иную розетку. То есть в первую очередь необходимо оценить состояние домашней электропроводки. Очень часто возникают ситуации, когда после включения в сеть удлинителя с несколькими достаточно мощными электроприборами, повреждается электропроводка.

Может быть повреждена розетка, в которую включен электроприбор, провод (кабель), который питает данную розетку или контактные соединения в промежуточной распределительной коробке или распределительном щитке. При этом удлинитель может быть исправным и достаточно надежным.

При выборе мощности удлинителя также следует учитывать то, что практически все розетки, устанавливаемые в быту, имеют номинальный ток 16 А. Соответственно максимальная мощность удлинителя, а также включаемой в него нагрузки не должна превышать эту величину.

При необходимости включения большей нагрузки необходимо использовать еще одну розетку, также учитывая при этом особенности той или иной части электропроводки.

Например, удлинитель необходимо использовать для включения электрического обогревателя и телевизора. Мощность обогревателя ля — 2000 Вт, телевизора — 100 Вт, то есть суммарная мощность, которая будет протекать по удлинителю, составляет 2100 Вт, что соответствует току нагрузки почти 10 А.

Анализируем состояние электропроводки, в особенности розетки, в которую будет включаться переноска. Особое внимание следует обратить на качество штепсельных разъемов розетки.

Если они имеют недостаточную жесткость, то они будут греться, также будет греться вилка, включенная в эту розетку — в итоге, при продолжительном протекании тока нагрузки высока вероятность выхода из строя, как самой розетки, так и вилки переноски. Возможно, сразу данная неисправность не даст о себе знать, но она может себя проявить в неподходящий момент, например, когда в доме никого не будет, может произойти пожар.

Для того чтобы понять, на сколько надежен штепсельный разъем розетки, необходимо проверить на нагрев вилку переноски в которую был продолжительно включен электроприбор сравнительно большой мощности (в данном случае электрический обогреватель). В данном случае, чем больше нагревается вилка, тем хуже ее контактное соединение с разъемами розетки.

То же самое касается блока розеток для переноски. Одной из наиболее распространенных причин повреждения приобретенных в магазине удлинителей являются некачественные штепсельные разъемы, которые не обеспечивают надежного контакта с включаемыми в переноску вилками электроприборов. Во избежание подобных ситуаций необходимо выбирать более надежные блоки розеток — с подпружиненными штепсельными разъемами. Такие разъемы обеспечивают надежное соединение вилки электроприбора с розеткой и в процессе эксплуатации, как правило, не ухудшают своих эксплуатационных характеристик.

Также при выборе блока розеток необходимо обратить внимание на номинальный ток нагрузки, который указывается на их корпусе. Но помимо этого, сами токопроводящие элементы розетки должны соответствовать данным характеристикам.

Практически на всех блоках розеток указывают номинальный ток величиной в 16 А, но фактически данные розетки не всегда выдерживают даже 10 А. Поэтому перед приобретением лучше открутить два винта и посмотреть что собой представляет данный товар внутри.

Кроме того, необходимо обратить внимание на надежность клемм, к которым подключается питающий кабель. В данном случае, чем больше площадь соприкосновения подключаемого провода, тем надежнее будет контактное соединение.

Сам корпус блока розеток должен быть конструктивно надежным, без больших зазоров и с надежным креплением задней крышки, чтобы в процессе эксплуатации была исключена возможность касания человека токоведущих частей.

Следующий, не менее важный этап — правильный выбор провода для переноски. При выборе провода руководствуются такими критериями, как тип провода, его сечение, длина и количество жил. Что касается типа провода, то в данном случае выбирается гибкий медный провод, который имеет двойной слой изоляции.

Не стоит экономить, приобретая более дешевый провод с одним слоем изоляции. Такой провод менее устойчив к механическим повреждениям и, если наступить на провод, задеть его ножкой стула, единственный слой изоляции может повредиться и токопроводящая жила будет открыта, что может привести к поражению человека электрическим током.

Сечение провода для переноски выбирается в соответствии с допустимой нагрузкой для гибкого двухжильного провода (учитывается только жилы, по которым протекает ток нагрузки). Наиболее оптимальный вариант — выбрать провод сечением 2,5 кв. мм. Такой провод будет продолжительно держать нагрузку величиной 16 А, а в случае возможных перегрузок не будет перегреваться. Также в таком проводе не будет потерь электричества в случае необходимости изготовления длинной переноски, например, 30 м.

Что касается длины провода, то в данном случае нужно тщательно измерить требуемую длину, чтобы не приходилось прокладывать провод от розетки до электроприбора внатяжку и, наоборот, чтобы постоянно не сматывать лишний провод.

Для обеспечения безопасности при эксплуатации электроприборов, необходимо обеспечить их заземление. То есть переноска, посредством которой будут питаться электроприборы должна иметь заземление. Для такой переноски необходимо выбрать трехжильный провод, одна жила из которого будет соединять заземляющий контакт вилки переноски и розеток блока.

Если домашняя электропроводка двухпроводная, то есть не имеет защитного заземляющего проводника, то соответственно бессмысленно делать переноску с заземлением. В таком случае выбирается двухжильный провод и соответственно вилка и блок розеток без заземляющего контакта.

Еще один элемент — штепсельная вилка. Наиболее качественные так называемые «евро» вилки, рассчитанные на номинальный ток 16 А. Конструктивно такие вилки имеют более утолщенные, по сравнению с вилками старого советского образца, штыри.

Сборка удлинителя

Когда приобретены все необходимые элементы, приступаем к сборке удлинителя. От качества сборки также зависит его надежность.

Подсоединяем провод переноски к вилке. Большинство вилок имеют винтовые зажимы, на которые одевается скрученные в кольцо жилы провода. Существуют также точечные зажимы, осуществляющие зажим проводника винтом в одной точке. Гибкий провод состоит из нескольких жил, поэтому перед его подключением для обеспечения надежности контактного соединения необходимо сделать жилу монолитной. Для этого можно использовать соответствующие наконечники, а при их отсутствии можно пропаять жилу или скрученное из жилы кольцо.

Таким же образом осуществляем подключение провода к блоку розеток. Если клеммы для подключения провода кажутся недостаточно надежными, то лучше жилы провода присоединить к пластинам блока розеток посредством пайки, предварительно подготовив для этого поверхности путем зачистки и лужения.

Если переноска с заземлением, то необходимо осуществить правильное подключение провода. Если подключаемый провод имеет цветовую маркировку жил, то следует подключить фазный, нулевой и заземляющий проводник к вилке и розеткам переноски по цветам.

В случае отсутствия цветовой маркировки необходимо взять прибор для прозвонки жил провода. В любом случае необходимо проверить конечный результат путем прозвонки во избежание ошибки при подключении, которая может привести к короткому замыканию в электропроводке или появлению на корпусе оборудования фазного напряжения.

Нередко переноски, изготовленные на скорую руку, имеют незакрытые части, находящиеся под напряжением. Эксплуатация такой переноски может повлечь за собой необратимые последствия.

Изготовление переноски самостоятельно — это значит изготовление надежной и безопасной вещи, в данном случае спешка не уместна, нужно делать все качественно, выбирать только надежные и защищенные конструктивные элементы.

Андрей Повный

Источник: http://electrik.info

Brennenstuhl GmbH & Co — Россия | — Hugo Brennenstuhl GmbH & Co Kommanditgesellschaft – Официальный Партнер

Благодаря ответственному подходу к работе, использованию лучших материалов и последних разработок компания Бренненштуль стала одной из лидирующих международных фирм, основной деятельностью которых является разработка и выпуск качественной электротехники. Марка Brennenstuhl занимает лидирующие позиции в числе европейских компаний, производящих такую продукцию. Инновационные технологии в сочетании с многолетними наработками позволяют создавать высоконадежные бытовые, профессиональные товары.

Новые устройства всегда получает немало положительных отзывов от клиентов. Превосходство немецкого бренда Brennenstuhl подтверждается всевозможными сертификатами и наградами. Марка постоянно развивает сотрудничество с партнерами и презентует свои товары в разных странах, в их число вошла и Россия. Наш магазин предлагает большой ассортимент оригинального электрооборудования Brennenstuhl. У нас вы найдете разнообразные удлинители и удобные в применении переноски.

Часто при ремонтных работах и на стройке у мастеров возникает потребность в подсоединении электроинструментов и оборудования на значительном расстоянии от стационарной розетки. Эту проблему позволяют решить удлинители-переноски Brennenstuhl. Для удобства использования и эффективного решения той или иной задачи компания выпускает приспособления с длиной провода по 10, 25 и 50 метров.

Конструкция таких переносок состоит из вилки, розетки и шнура. Каждый контакт надежно зафиксирован, розетка и вилка спаяны, поэтому вы можете пользоваться устройством в разных условиях. При наличии влагозащиты допускает подключение приборов на открытых площадках, во время осадков и в помещениях с повышенной влажностью воздуха. Отдельные модели имеют специальный кабель, который позволяет применять их при низкой температуре. Провод способен сохранять свою гибкость и не замерзает. Чтобы уберечь контакты от влаги и пыли розетки имеют герметичный защитный колпачок.

Электроудлинители-переноски компании Brennenstuhl позволят вам подключать электротехнические приборы на значительном расстоянии от электросети (до 50 метров). Некоторые из моделей имеют встроенную вилку с устройством защитного отключения, за счет которого вы сможет использовать оборудование внутри влажных помещений. Если произойдет утечка тока, к примеру, при прикосновении к токопроводящим деталям электропроводки, УЗО отключит питание автоматически. Чаще всего такие удлинители нужны на стройплощадках и при ремонтировании жилых помещений.

Заказать удлинитель-переноску производства немецкого бренда можно в онлайн-магазине brennenstuhl-rus.ru. Все продукция соответствует признанным мировым стандартам превосходного качества. У нас представлен большой ассортимент продукции компании Brennenstuhl, здесь вы найдете то, что вам необходимо для решения различных задач в быту и на производстве.

11.5: Магнитное воздействие на проводник с током

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

4417

• OpenStax
• OpenStax

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определять направление, в котором на проводник с током действует сила во внешнем магнитном поле
• Расчет силы, действующей на провод с током во внешнем магнитном поле

На движущиеся заряды действует сила магнитного поля. Если эти движущиеся заряды находятся в проводе, то есть если по проводу течет ток, на провод также должна действовать сила. Однако, прежде чем мы обсудим силу, действующую на ток со стороны магнитного поля, мы сначала исследуем магнитное поле, создаваемое электрическим током. Здесь мы изучаем два отдельных эффекта, которые тесно взаимодействуют друг с другом: проводник с током создает магнитное поле, и магнитное поле воздействует на проводник с током.

Магнитные поля, создаваемые электрическими токами

Обсуждая исторические открытия в области магнетизма, мы упомянули открытие Эрстеда о том, что провод, по которому течет электрический ток, заставляет ближайший компас отклоняться. Была установлена ​​связь, что электрические токи создают магнитные поля. (Эта связь между электричеством и магнетизмом обсуждается более подробно в разделе «Источники магнитных полей».)

На стрелку компаса рядом с проводом действует сила, которая выравнивает стрелку по касательной к окружности вокруг провода. Следовательно, провод с током создает круговые петли магнитного поля. Чтобы определить направление магнитного поля, создаваемого проводом, мы используем второе правило правой руки. В RHR-2 большой палец указывает в направлении тока, а пальцы обхватывают провод, указывая в направлении создаваемого магнитного поля (рис. \(\PageIndex{1}\)). Если магнитное поле исходило от вас или исходило от страницы, мы обозначаем это точкой. Если бы магнитное поле попадало на страницу, мы обозначаем это знаком ×.

Эти символы возникли при рассмотрении векторной стрелки: стрелка, направленная к вам, с вашей точки зрения выглядела бы как точка или кончик стрелки. Стрелка, направленная от вас, с вашей точки зрения выглядела бы как крестик или ×. Составной эскиз магнитных кругов показан на рисунке \(\PageIndex{1}\), где показано, что напряженность поля уменьшается по мере удаления от провода за счет петель, которые находятся дальше друг от друга.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): (a) Когда провод находится в плоскости бумаги, поле перпендикулярно бумаге. Обратите внимание на символы, используемые для поля, указывающего внутрь (например, хвост стрелы), и поля, указывающего наружу (например, кончик стрелки). (b) Длинный и прямой провод создает поле с силовыми линиями магнитного поля, образующими круглые петли.

Расчет магнитной силы

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряда. Следовательно, проводник с током в магнитном поле должен испытывать силу, обусловленную полем. Чтобы исследовать эту силу, давайте рассмотрим бесконечно малый отрезок проволоки, как показано на рисунке \(\PageIndex{3}\). Длина и площадь поперечного сечения сечения равны дл и А соответственно, поэтому его объем равен \(V = A \cdot дл\). Проволока изготовлена ​​из материала, содержащего n носителей заряда в единице объема, поэтому число носителей заряда в секции равно \(nA \cdot dl\). Если носители заряда движутся со скоростью дрейфа \(\vec{v}_d\), то ток I в проводе равен (из тока и сопротивления)

\[I = neAv_d. \]

Магнитная сила на любой один носитель заряда равен \(e\vec{v}_d \times \vec{B}\), поэтому полная магнитная сила \(d\vec{F}\) на \(nA\cdot dl\) носителей заряда в сечении провода

\[d\vec{F} = (nA \cdot dl)e\vec{v}_d \times \vec{B}.\]

Мы можем определить dl как вектор длины dl , указывающий вдоль \(\vec{v}_d\), что позволяет нам переписать это уравнение как

\[d\vec{F} = neAv_dd \vec{l} \times \vec{B},\] или

\[d\vec{F} = Id\vec{l} \times \vec{B}. \label{11.12}\]

Это магнитная сила, действующая на сечение провода. Обратите внимание, что на самом деле это чистая сила, действующая со стороны поля на сами носители заряда. Направление этой силы задается RHR-1, где вы указываете пальцами в направлении тока и скручиваете их в сторону поля. Затем ваш большой палец указывает направление силы.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Бесконечно малый участок провода с током в магнитном поле.

Чтобы определить магнитную силу \(\vec{F}\) на проводе произвольной длины и формы, мы должны проинтегрировать уравнение \ref{11. 12} по всему проводу. Если сечение провода прямое, а B однородное, дифференциалы уравнения становятся абсолютными величинами, что дает нам

\[\vec{F} = I\vec{l} \times \vec{B}.\]

Это сила, действующая на прямой провод с током в однородном магнитном поле.

Пример \(\PageIndex{1}\): Уравновешивание гравитационной и магнитной сил на проводе с током

Провод длиной 50 см и массой 10 г подвешен в горизонтальной плоскости на паре гибких проводов ( Рисунок \(\PageIndex{3}\)). Затем провод подвергается воздействию постоянного магнитного поля величиной 0,50 Тл, которое направлено, как показано на рисунке. Каковы величина и направление тока в проводе, необходимые для снятия напряжения в опорных выводах?

Рисунок \(\PageIndex{3}\): (a) Провод, подвешенный в магнитном поле. (b) Диаграмма свободного тела для проволоки.

Стратегия

Судя по диаграмме свободного тела на рисунке, натяжение в опорных проводах стремится к нулю, когда гравитационные и магнитные силы уравновешивают друг друга. Используя RHR-1, мы обнаруживаем, что магнитная сила направлена ​​вверх. Затем мы можем определить ток I , приравняв две силы.

Решение

Приравняем две силы веса и магнитной силы, действующие на провод:

\[mg = IlB.\] Таким образом,

\[I = \frac{mg}{lB} = \frac{ (0,010 \, кг}{92)}{(0,50 \, м)(0,50 \, T)} = 0,39 \, А.\]

Значение

Это большое магнитное поле создает значительную силу на длине провода, чтобы противодействовать весу провод.

Пример \(\PageIndex{2}\): расчет силы магнитного поля на проводе с током -направление. а) Если постоянное магнитное поле величиной 0,30 Тл направлено вдоль положительного

x -ось, какова магнитная сила на единицу длины провода? (б) Если постоянное магнитное поле 0,30 Тл направлено под углом 30 градусов от оси + x к оси + y , какова магнитная сила на единицу длины провода?

Стратегия

Магнитная сила, действующая на провод с током в магнитном поле, определяется выражением \(\vec{F} = I\vec{l} \times \vec{B}\). Для части а, поскольку в этой задаче ток и магнитное поле перпендикулярны, мы можем упростить формулу, чтобы получить величину и найти направление через RHR-1. Угол θ равно 90 градусам, что означает \(sin\, \theta = 1.\). Кроме того, длину можно разделить на левую часть, чтобы найти силу на единицу длины. Для части b текущая длина записывается в виде единичного вектора, а также магнитное поле. После взятия перекрестного произведения направленность очевидна по результирующему единичному вектору.

Решение

1. Начнем с общей формулы для магнитной силы, действующей на провод. Мы ищем силу на единицу длины, поэтому мы делим на длину, чтобы вывести ее в левую часть. Мы также устанавливаем \(sin\,\theta\). Таким образом, решение: {l} = 1,5 \, Н/м.\] Направленность: Укажите пальцами на положительную 9о)\шат{i}\] \[\vec{F}/l = -1,30 \шат{к} \, Н/м.\]

Значение

Это большое магнитное поле создает значительную силу на проводе небольшой длины. По мере того, как угол магнитного поля становится ближе к току в проводе, на него действует меньшая сила, как видно из сравнения частей а и б.

Упражнение \(\PageIndex{1}\)

Прямая гибкая медная проволока погружена в магнитное поле, направленное на страницу. а) Если ток в проводе течет по + x -направление, в какую сторону будет изгибаться провод? б) В какую сторону изгибается провод, если ток течет в направлении – x ?

Раствор

а. наклоняется вверх; б. изгибается вниз

Пример \(\PageIndex{3}\): Сила, действующая на круговой провод

Круговая петля с током радиуса R , по которой течет ток I , расположена в плоскости xy . Постоянное однородное магнитное поле прорезает петлю параллельно оси y (рис. \(\PageIndex{4}\)). Найдите магнитную силу, действующую на верхнюю половину петли, нижнюю половину петли и полную силу, действующую на петлю.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Петля из провода, по которому течет ток в магнитном поле.

Стратегия

Магнитная сила на верхней петле должна быть выражена через дифференциальную силу, действующую на каждый сегмент петли. Если мы проинтегрируем по каждой дифференциальной части, мы найдем общую силу на этом участке петли. Аналогично находится сила на нижней петле, а полная сила есть сложение этих двух сил.

Решение

Дифференциальная сила, действующая на произвольный отрезок проволоки, расположенный на верхнем кольце: направление магнитного поля (+ y ) и отрезок провода. Дифференциальный сегмент расположен на том же радиусе, поэтому, используя формулу длины дуги, мы имеем:

\[dl = Rd\theta\]

\[dF = IBR \, sin \, \theta \, d\ theta.\]

Чтобы найти силу, действующую на сегмент, мы интегрируем по верхней половине круга от 0 до \(\pi\). В результате получается: 90 sin \, \theta \, d\theta = IBR(-cos 0 + cos \pi) = -2 IBR. \]

Суммарная сила равна сумме этих сил, которая равна нулю.

Значение

Суммарная сила, действующая на любой замкнутый контур в однородном магнитном поле, равна нулю. Несмотря на то, что на каждую часть петли действует сила, результирующая сила, действующая на систему, равна нулю. (Обратите внимание, что в петле есть чистый крутящий момент, который мы рассмотрим в следующем разделе.)

---

Эта страница под названием 11.5: Магнитное воздействие на проводник с током распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с помощью исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts. ; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   ОпенСтакс

   Лицензия

   СС BY

   Версия лицензии

   4,0

   Программа OER или Publisher

   ОпенСтакс

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. Магнитная сила
   2. источник@https://openstax. org/details/books/university-physics-volume-2

22.7 Магнитное воздействие на проводник с током

Резюме

• Описать действие магнитной силы на проводник с током.
• Рассчитайте магнитную силу, действующую на проводник с током.

Поскольку обычно заряды не могут выйти из проводника, магнитная сила зарядов, движущихся в проводнике, передается самому проводнику.

Рис. 1. Магнитное поле действует на проводник с током в направлении, определяемом правилом правой руки 1 (то же направление, что и на отдельные движущиеся заряды). Эта сила легко может быть достаточно большой, чтобы сдвинуть провод, поскольку типичные токи состоят из очень большого количества движущихся зарядов.

Мы можем получить выражение для магнитной силы, действующей на ток, взяв сумму магнитных сил, действующих на отдельные заряды. (Силы складываются, потому что они имеют одинаковое направление. ) Сила, действующая на отдельный заряд, движущийся со скоростью дрейфа vdvd, определяется как [латекс]\boldsymbol{F = qv_dB \;\textbf{sin} \;\theta}[ /латекс]. Принимая [латекс]\boldsymbol{B}[/латекс] равномерным по всей длине провода [латекс]\boldsymbol{l}[/латекс] и равным нулю в других местах, общая магнитная сила, действующая на провод, равна [латекс]\ boldsymbol{F = (qv_dB \;\textbf{sin} \;\theta)(N)}[/latex], где [latex]\boldsymbol{N}[/latex] – количество носителей заряда в сечении проволока длиной [латекс]\boldsymbol{l}[/латекс]. Теперь [латекс]\boldsymbol{N=nV}[/latex], где [латекс]\boldsymbol{n}[/латекс] — количество носителей заряда в единице объема, а [латекс]\boldsymbol{V}[/ латекс] — объем проволоки в поле. Учитывая, что [латекс]\boldsymbol{V=Al}[/латекс], где [латекс]\жирный символ{А}[/латекс] — площадь поперечного сечения проволоки, сила, действующая на проволоку, равна [латекс] \boldsymbol{F=(qv_dB \;\textbf{sin} \;\theta)(nAl)}[/latex]. Условия сбора,

[латекс]\boldsymbol{F=(nqAv_d)lB \;\textbf{sin} \;\theta}. [/latex]

Поскольку [латекс]\boldsymbol{nqAv_d = I}[/латекс] (см. Главу 20.1 Текущая версия),

[латекс]\boldsymbol{F = IlB \;\textbf{sin} \;\theta}[/latex]

представляет собой уравнение для магнитной силы, действующей на отрезок [латекс]\boldsymbol{l}[/латекс] провода, по которому течет ток [латекс]\boldsymbol{I}[/латекс] в однородном магнитном поле [латекс]\boldsymbol {B}[/latex] , как показано на рисунке 2. Если мы разделим обе части этого выражения на [latex]\boldsymbol{l}[/latex], мы обнаружим, что магнитная сила на единицу длины провода в однородное поле равно [латекс]\boldsymbol{\frac{F}{l} = IB \;\textbf{sin} \;\theta}[/latex]. Направление этой силы задается RHR-1, с большим пальцем в направлении текущего [латекс]\boldsymbol{I}[/латекс]. Затем, с пальцами в направлении [латекс]\boldsymbol{B}[/латекс], перпендикуляр к ладони указывает в направлении [латекс]\жирныйсимвол{F}[/латекс], как на рисунке 2.

Рис. 2. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, равна F = IlB sin θ . Его направление задает RHR-1.

Расчет силы магнитного поля на проводе с током: сильное магнитное поле

Расчет силы на проводе, показанном на рисунке 1, при [латексе]\boldsymbol{B = 1,50 \;\textbf{T}}[/latex] , [латекс]\boldsymbol{l = 5,00 \;\textbf{см}}[/латекс] и [латекс]\boldsymbol{I = 20,0 \;\textbf{A}}[/латекс].

9{\circ}}[/latex], так что [латекс]\boldsymbol{\textbf{sin} \;\theta = 1}[/latex].

Решение

Ввод заданных значений в [латекс]\boldsymbol{F = IlB \;\textbf{sin} \theta}[/latex] дает

[латекс]\boldsymbol{F = IlB \;\ textbf{sin} \theta = (20.0 \;\textbf{A}) \; (0,0500 \;\textbf{м}) \; (1.50 \;\textbf{T}) \; (1)}.[/latex]

Единицы тесла: [латекс]\boldsymbol{1 \;\textbf{T} = \frac{\textbf{N}}{\textbf{A} \cdot \; \textbf{м}}}[/латекс]; таким образом,

[латекс]\boldsymbol{F = 1,50 \;\textbf{N}}.[/латекс]

Обсуждение

Это большое магнитное поле создает значительную силу на проводе небольшой длины.

Сила магнитного поля, действующая на проводники с током, используется для преобразования электрической энергии в работу. (Ярким примером являются двигатели — в них используются петли из проволоки, и они рассматриваются в следующем разделе.) Магнитогидродинамика (МГД) — это техническое название, данное умному приложению, в котором магнитная сила перекачивает жидкости без движущихся механических частей. (См. рис. 3.)

Рис. 3. Магнитогидродинамика. Магнитная сила тока, проходящего через эту жидкость, может быть использована в качестве немеханического насоса.

Сильное магнитное поле прикладывается к трубке, и ток проходит через жидкость под прямым углом к ​​полю, в результате чего на жидкость действует сила, параллельная оси трубки, как показано на рисунке. Отсутствие движущихся частей делает его привлекательным для перемещения горячего химически активного вещества, такого как жидкий натрий, используемый в некоторых ядерных реакторах. Экспериментальные искусственные сердца тестируются с использованием этой техники для перекачивания крови, возможно, для обхода неблагоприятных последствий механических насосов. (Однако на клеточные мембраны влияют большие поля, необходимые для МГД, что задерживает его практическое применение у людей.) Был предложен двигатель МГД для атомных подводных лодок, потому что он может быть значительно тише, чем обычные гребные двигатели. Сдерживающая ценность атомных подводных лодок основана на их способности скрыться и пережить первый или второй ядерный удар. По мере того, как мы постепенно разбираем наши арсеналы ядерного оружия, подводная ветвь будет выведена из эксплуатации последней из-за этой способности (см. рис. 4). Существующие МГД-приводы тяжелые и неэффективные — требуется много доработок.

Рис. 4. Двигательная установка МГД на атомной подводной лодке может создавать значительно меньшую турбулентность, чем гребные винты, и обеспечивать более тихую работу. Разработка бесшумной подводной лодки была драматизирована в книге и фильме «Охота на Красный Октябрь ».

• Магнитная сила, действующая на проводники с током, определяется выражением

  [латекс]\boldsymbol{F = IlB \;\textbf{sin} \;\theta},[/latex]

  где [латекс]\boldsymbol{I}[/латекс] – сила тока, [латекс]\boldsymbol{l}[/латекс] – длина прямого проводника в однородном магнитном поле [латекс]\boldsymbol{B} [/latex], а [latex]\boldsymbol{\theta}[/latex] — это угол между [latex]\boldsymbol{I}[/latex] и [latex]\boldsymbol{B}[/latex]. Сила следует за RHR-1 большим пальцем в направлении [латекс]\boldsymbol{I}[/латекс].

Задачи и упражнения

1: Каково направление действия магнитной силы на ток в каждом из шести случаев на рис. 5?

Рисунок 5.

2: Каково направление тока, на который действует магнитная сила, показанная в каждом из трех случаев на рисунке 6, если предположить, что ток течет перпендикулярно [латексу]\boldsymbol{B}[/ латекс]?

Рисунок 6

3: Каково направление магнитного поля, которое создает магнитную силу, показанную на токах в каждом из трех случаев на рисунке 7, предполагая [латекс]\boldsymbol{B}[/latex] перпендикулярно [латексу]\boldsymbol{I}[/латекс]? 9{-5}- \textbf{T}}[/latex]. Какая сила действует на отрезке этой линии длиной 100 м? (b) Обсудите практические проблемы, которые это вызывает, если таковые имеются.

6: Какая сила действует на воду в МГД-приводе с использованием трубки диаметром 25,0 см, если по трубке, перпендикулярной магнитному полю напряженностью 2,00 Тл, пропускают ток силой 100 А? (Относительно небольшой размер этой силы указывает на необходимость очень больших токов и магнитных полей для практических МГД-приводов.