Egyenes áramjárta vezetőre ható erő

Az áramjárta vezető maga körül mágneses mezőt hoz létre. Az áramjárta vezető mágneses mezejének és a patkómágnes mágneses mezejének kölcsönhatása képen mechanikai energiát nyerünk

Szükséges eszközök

• Mágnes patkó
• Drót kengyel (réz)
• Akkumulátor
• Tolóellenálás

A kísérlet menete

Egyik szárára állított patkómágnes szárai közzé lógassunk be egy drót kengyelt, úgy, hogy a kengyel alsó része merőleges legyen a patkó száraira, s közöttük szabadon lenghet. Nagyobb teljesítményű akkumulátor és tolóellenálás segítségével vezessünk néhány amperes áramot a kengyelbe. Mindezt csak rövid időre. Az áramkör zárásának pillanatában a kengyel valamilyen irányban kilendül. Az áram irányának, vagy a pólusok helyzetének felcserélésével az irány ellentétesre vált. Látható, hogy a vezetéket elmozdító erő mind a vezetékre (áram irány) mind a mágneses indukcióvonalakra merőleges. ( Jobbkéz szabály!) Ha a kengyel alsó részét elég rövidre készítjük, akkor a lefektetett mágnes pólusai közé úgy is behelyezhetjük, hogy a vezető párhuzamos legyen az idukcióvonalakkal. Ebben az esetben a kengyel nem lendül ki az áramkör zárásakor. (Megjegyzendő, hogy a kengyel függőleges száraira ilyenkor ellentétes irányú erők hatnak, melyek el akarják fordítani a kengyelt. Ennek csökkentése úgy érhető el, hogy a kengyelt kis mértékben engedjük a patkó szárai közzé.) Ha két patkó mágnest úgy szorítunk össze, hogy azonos pólusaik érintkezzenek, akkor a homogén mező szélességét növeltük, ezzel azt érjük el, hogy a mágnesem mezőben levő vezető hossza megkétszereződik, ezzel együtt az erőhatás is megnövekszik.

Magyarázat

Az áramjárta vezető körül mágneses mező épül ki. A két mágneses mező kölcsönhatásának következménye, amit tapasztalunk. Megállapítható, hogy erő csak az indukcióvonalakra merőleges (vagy az azokkal szöget bezáró) vezetőre hat. A kísérlet eredményei összegezve, megállapítható, hogy az elektromos és mágneses mező kölcsönhatása képen mechanikai (mozgási) energiát nyerünk. Korcsoporttól függően, a kísérlet tapasztalataiból következtetéseket is levonhatunk az itt fellépő erő nagyságára és irányára vonatkozóan is. Eljuthatunk az

F = B • I • l összefüggéshez is.

Szükséges óvintézkedések

Az áramkört mindig csak nagyon rövid időre zárjuk, mert a több amperes áram miatt a vezető túlmelegedhet.