Noțiuni de bază utilizate fenomenelor din mașinile și acționarea electrică

1. CAMPUL MAGNETIC IN VID , FORTA LUI LORENTZ

Daca un corp de proba incarcat cu sarcina electrica q se misca in vid in preajma unor oxizi naturali ai fierului (magneti naturali) sau a unor conductoare parcurse de curenti, experienta arata ca asupra acestuia se exercita si o forta distinct de cele gravitationale, mecanice sau electrice. Se spune ca in jurul corpurilor sus mentionate, in vid, se produce un camp magnetic care exercita o forta magnetic asupra corpului de proba in miscare

• Exprimarea magnetic a fortei magnetice. Fizicianul olandez Henrik Antoon Lorentz (1853-1928) a aratat ca forta magnetic se poate exprima totdeauna prin relatia vectoriala

In care :

q-este sarcina corpului de proba;

v-viteza corpului de proba

B-inductia magnetic a campului magnetic

• Interpretarea fizica a expresiei fortei magneetice. Deoarece forta magnetica, cunoscuta si sub numele de “forta lui Lorentz” se exprima in functie de produsul vectorial dintre vectorii v si B, putem face urmatoarele afirmatii verificate de experienta :

- Forta F este intotdeauna perpendicular pe planul determinat de vectorii v si B si pentru sarcini positive (q>0) se asociaza acestora ca sens dupa regula burghiului drept, adica rotind pe v peste B dupa unghiul mai mic realizam inaintarea burghiului in sensul fortei F; pentru q <0, sensul fortei F se inverseaza.

B. MOMENTUL MAGNETIC

Un camp magnetic este uniform sau omogen intr-o anumita regiune din spatiu daca inductia magnetic este aceeasi in toate punctele din regiunea considerate adica vectorul B are in toate punctele aceasi directive, acelasi sens si aceeasi marime (fig. 3). Daca un camp magnetic uniform se introduce un ac de busola sau un mic magnet natural, experienta arata ca asupra acestuia se exercita un cuplu de forte al carui moment tinde sa orienteze o anumita axa a acului magnetic (axa polilor S-N) pe directia campului (fig.4).

Expresia vectoriala a acestui cuplu este:

Marimea vectoriala caracterizeaza starea de magnetizare a acului magnetic si se numeste moment magnetic. El este orientat dupa axa polilor dinspre S spre N . De aceea acul se aseaza stabil cu axa polilor pe directia campului . Datorita acestei proprietati , campul magnetic din vid poate fi sondat cu ajutorul unui ac de busola sensul si directia acului ne indica sensul si directia campului, , iar marimea sa rezulta din expresia cuplului :

Daca pe o suprafata aflata intr-un domeniu in care exista camp magnetic se presara pilitura de fier, fiecare particular se comporta ca un mic ac magnetic si se orienteaza in lungul liniei de camp magnetic. In acest sens liniile de camp magnetic pot fi vizualizate (fig. 5)

C. FORTA LUI LAPLACE

C.1. Exprimarea matematica a fortei lui Laplace

Experienta arata ca asupra conductoarelor parcurse de current electric si introduce in camp magnetic se exercita forte magnetice. Ca urmare a actiunii fortei magnetice conductorul se deplaseaza . Analizand experientele lui Oersted si Ampere, fizicianul si matematicianul francez Pierre Simon Laprace a reusit sa stabileasca o formula generala pentru calcului fortei magnetice Fl ce se exercita asupra unui segment rectiliniu de conductor parcurs de current . Aceasta expresie numita si forta lui Laplace este :