ForForţţa electromaa electromaggneticăneticăDescoperirea efectului magnetic al curentului electric (si Descoperirea efectului magnetic al curentului electric (si noţiunilor de electromagnetism) a condus la dezvoltarea noţiunilor de electromagnetism) a condus la dezvoltarea extraordinară a tehnicii: realizarea motoarelor electrice, extraordinară a tehnicii: realizarea motoarelor electrice, centralelor electrice si iluminatului electric, a televiziunii, centralelor electrice si iluminatului electric, a televiziunii, radioului, fără care lumea modernă ar fi de neconceput radioului, fără care lumea modernă ar fi de neconceput

Pentru cea mai bună vizualizare a lecţiei, apăsaţi tasta F5

Mai întâi sa recapitulam noţţiuniuni despre efectul magnetic al curentului electric: Efectul magnetic al curentului electric- Efectul magnetic al curentului electric- constă în apariconstă în apariţţia unui câmp magnetic-în ia unui câmp magnetic-în jurul jurul conductoarelorconductoarelor străbătute de curent străbătute de curent electric- deviind acul magnetic al busoleielectric- deviind acul magnetic al busoleiO bobină străbătută de curent electric O bobină străbătută de curent electric se comportă ca un electro-magnet: se comportă ca un electro-magnet: atrage corpurile din fieratrage corpurile din fier

2. Magneţii atrag corpurile care conţin 2. Magneţii atrag corpurile care conţin fier prin intermediul câmpului magneticfier prin intermediul câmpului magnetic

• Forţele de atracţie(sau respingere) Forţele de atracţie(sau respingere) dintre magneţi au direcţia tangentă la dintre magneţi au direcţia tangentă la liniile de câmp magneticliniile de câmp magnetic

• Experiment: dacă presăraţi pilitură de Experiment: dacă presăraţi pilitură de fier pe o foaie de hârtie deasupra unui fier pe o foaie de hârtie deasupra unui magnet , pilitura se va poziţiona de-a magnet , pilitura se va poziţiona de-a lungul liniilor de câmp magneticlungul liniilor de câmp magnetic

•linii de linii de câmp câmp magneticmagnetic

•linii de linii de câmp câmp magneticmagnetic

• CâmCâmppul maul maggnetic dintr-un netic dintr-un ppunct e caracterizat de o unct e caracterizat de o mărime fizică vectorială numită inducmărime fizică vectorială numită inducţţie maie maggneticănetică

• inducţia magnetică are unitatea de măsură: Tesla ( T )inducţia magnetică are unitatea de măsură: Tesla ( T )• Sensul convenSensul convenţţional al liniei de câmp maional al liniei de câmp maggnetic este netic este

de la Sud la Nordde la Sud la Nord• Un câmp magnetic foarte intens e caracterizat de o Un câmp magnetic foarte intens e caracterizat de o

inducţie magnetică mare(în modul)inducţie magnetică mare(în modul)

)(B

Magneţii nu atrag corpuri din aluminiu, cupru , zinc, sau alte metale decât fierul !

Magneţii au influentă asupra circuitelor Magneţii au influentă asupra circuitelor electrice. Plasând un magnet în electrice. Plasând un magnet în apropierea unui circuit electric cu un apropierea unui circuit electric cu un conductor mobil, vom observa mişcarea conductor mobil, vom observa mişcarea acestuia, când închidem circuitul.acestuia, când închidem circuitul.

• conductorul mobil se mişcconductorul mobil se mişcăă datorit datorităă acţiuni forţei electromagneticeacţiuni forţei electromagnetice

Forţa electromagnetică este forţa cu care un câmp magnetic acţionează asupra unui conductor străbătut de curent electric

44

• Forta electromaForta electromaggneticneticăă (F) cu care ac (F) cu care acţţioneazioneazăă un magnet asupra unui un magnet asupra unui conductor strconductor străăbbăătut de curent electric este direct proportut de curent electric este direct proporţţionalionalăă cu cu inducinducţţia câmpului magnetic(B), cu intensitatea curentului electric din ia câmpului magnetic(B), cu intensitatea curentului electric din conductor( l ) , si cu lunconductor( l ) , si cu lunggimea conductorului din câmimea conductorului din câmpp ma maggneticnetic( ( l l ).).

lIBF

Sensul forţei electromagnetice poate fi aflat cu “regula mâinii stângi”: ţineţi mâna stângă cu cele 4 degete în direcţia curentului electric, astfel ca liniile de câmp magnetic să “înţepe” palma(sau acoperiţi cu palma polul Nord al magnetului) si sensul forţei electromagnetice e indicat de degetul mare deschis lateral !!

Modulul inducţiei magnetice a câmpului: lIFB

Desigur că, descoperirea forţei electromagnetice a fost aplicată în Desigur că, descoperirea forţei electromagnetice a fost aplicată în tehnică! Forţele electromagnetice “au fost puse la lucru” prin realizarea tehnică! Forţele electromagnetice “au fost puse la lucru” prin realizarea motoarelor electrice….care pot face muncile grele în locul nostru !. motoarelor electrice….care pot face muncile grele în locul nostru !. Motorul electric transformă energia electrică în energie mecanicăMotorul electric transformă energia electrică în energie mecanică

• Lumea modernă îşi datorează prosperitatea actuală descoperirilor Lumea modernă îşi datorează prosperitatea actuală descoperirilor din domeniul electromagnetismului. In absenţa acestor din domeniul electromagnetismului. In absenţa acestor descoperiri, s-ar fi trăit ca în evul mediu, fără motoare electrice, descoperiri, s-ar fi trăit ca în evul mediu, fără motoare electrice, fără radio, televizor sau calculator, fără lumină electricăfără radio, televizor sau calculator, fără lumină electrică

66• Difuzoarele şi boxele audio conţin un magnet şi un conductor electric Difuzoarele şi boxele audio conţin un magnet şi un conductor electric

mobil. Datorită forţei electromagnetice, conductorul electric mobil mobil. Datorită forţei electromagnetice, conductorul electric mobil vibrează, şi fiind în contact cu membrana difuzorului o antrenează şi pe vibrează, şi fiind în contact cu membrana difuzorului o antrenează şi pe aceasta în mişcare de vibraţie, şi astfel se produce sunetul !aceasta în mişcare de vibraţie, şi astfel se produce sunetul !

Aplicaţii ale cunoştinţelor despre forţa electromagnetică în tehnică : realizarea motoarelor electrice, şi a difuzoarelor audio

Exercitii

1. Precizaţi ce mărime , si ce direcţie si sens are forţa electromagnetică ce acţionează asupra unei porţiuni (AB) cu lungimea de 50cm dintr-un conductor electric cu rezistenţa R=12, si având la borne tensiunea electrică U=24V, dacă este situat în câmp magnetic cu inducţia magnetică B= 3T ?

77

• 2. 2. I.I. Circuitul electric din imagine,iniţial deschis, contine un cadru Circuitul electric din imagine,iniţial deschis, contine un cadru conductor mobil ABCD din cupru. Conductorul mobil ABCD se va conductor mobil ABCD din cupru. Conductorul mobil ABCD se va mişca dacă: a) apropiem magnetul de el ; b) depărtăm magnetul ; c) mişca dacă: a) apropiem magnetul de el ; b) depărtăm magnetul ; c) inversăm polii magnetului ; d) închidem întrerupătorul circuitulului ; e) inversăm polii magnetului ; d) închidem întrerupătorul circuitulului ; e) nu se mişcă deloc, rămâne vertical, datorită greutăţiinu se mişcă deloc, rămâne vertical, datorită greutăţii

II. CândCând circuitul e închis, e străbătut de circuitul e închis, e străbătut de un curent electric cu intensitate 3Aun curent electric cu intensitate 3A Calculaţi mărimea forţei electromagnetice Calculaţi mărimea forţei electromagnetice care acţionează asupra conductorului CD care acţionează asupra conductorului CD de lungime 20cm , aflat în câmp de lungime 20cm , aflat în câmp magnetic cu inducţia magnetică B=2T magnetic cu inducţia magnetică B=2T

III. Indicaţi( si reprezentaţi schematic într-un desen) sensul vectoruluiIndicaţi( si reprezentaţi schematic într-un desen) sensul vectorului inducţia magnetică( B )inducţia magnetică( B ) sensulsensul curentului electric si sensul forţei curentului electric si sensul forţei electromagnetice (asupra conductorului CD)electromagnetice (asupra conductorului CD)IV. Cele 2 baterii din circuit fiind de 1,5V (fiecare), aflaţi rezistenţa Cele 2 baterii din circuit fiind de 1,5V (fiecare), aflaţi rezistenţa electrică totală a circuitului. electrică totală a circuitului.

88

• 3. Circuitul electric din imagine conţine un cadru conductor mobil 3. Circuitul electric din imagine conţine un cadru conductor mobil ABCD, un rezistor cu rezistenţa electrică de 14,5ABCD, un rezistor cu rezistenţa electrică de 14,5. . Rezistenţa Rezistenţa firelor de legatură e neglijabilă. Bateria, cu tensiunea firelor de legatură e neglijabilă. Bateria, cu tensiunea electromotoare E=1,5V areelectromotoare E=1,5V are rezistenţa internă 0,5rezistenţa internă 0,5 . .

I. Aflaţi intensitateaintensitatea curentului electric curentului electric cândcând circuitul este închis, si calculaţi circuitul este închis, si calculaţi mărimea fortei electromagnetice care mărimea fortei electromagnetice care acţionează asupra conductorului CD de acţionează asupra conductorului CD de lungime 750mm , aflat în câmp magnetic lungime 750mm , aflat în câmp magnetic cu inducţia magnetică B=40T cu inducţia magnetică B=40T

II. Indicaţi sensul vectoruluiIndicaţi sensul vectorului inducţia magnetică( B )inducţia magnetică( B ) sensulsensul curentului curentului electric si sensul forţei electromagnetice (asupra conductorului CD)electric si sensul forţei electromagnetice (asupra conductorului CD)III. Dacă magnetul de lângă conductorul CD e înlocuit cu un Dacă magnetul de lângă conductorul CD e înlocuit cu un electromagnet, si mărimea forţei electromagnetice care acţionează electromagnet, si mărimea forţei electromagnetice care acţionează asupra conductorului CD devine 6N, aflaţi inducţia magnetică a asupra conductorului CD devine 6N, aflaţi inducţia magnetică a câmpului magnetic al electromagnetuluicâmpului magnetic al electromagnetului

Această lecţie face parte dintr-un set de lecţii pentru gimnaziu şi liceu destinat îmbunătăţirii predării fizicii cu ajutorul calculatorului. Lectiile informatizate pot conţine simulări ale proceselor fizice, experimente virtuale,animaţii , imagini sugestive,şi sunt concepute şi pentru a fi mai atractive pentru elevi. Orice sugestie, observaţie sau întrebare despre această lecţie puteţi trimite prin e-mail pe adresa autorului : laurentziu_roshu@yahoo.com Prin observaţiile dvs. puteţi contribui la perfecţionarea acestui set de lecţii .Vă mulţumesc

Lecţia poate fi importată în AEL, si apoi lansată dintr-un singur click simultan pe toate calculatoarele reţelei.

ATENŢIE: Pentru cea mai bună vizualizare a lecţiei de tip ppt, apăsaţi tasta F5