Magnetyzm na rysunku: kropka, krzyżyk, siła i znak indukcji

Potrzebne wiadomości: Wektor, iloczyn wektorowy, prąd, strumień magnetyczny i reguła Lenza.

Ustal prawoskrętne osie

Przyjmujemy x w prawo, y w górę i z z kartki ku obserwatorowi. Symbol kropki w okręgu oznacza zwrot +z, krzyżyka w okręgu −z. Dla ładunku \vec F=q\vec v\times\vec B. Jeśli dodatni ładunek porusza się w prawo, a B jest w głąb kartki, siła jest w górę. Ujemny ładunek ma przy tych samych v i B siłę w dół. Nie zmieniamy równocześnie znaku ładunku i nieodwróconej reguły dla dodatnich ładunków.

Siły mogą się sumować do zera i nadal obracać pętlę

Dla pętli w płaszczyźnie kartki i pola w prawo, prąd zgodny z ruchem wskazówek zegara daje na prawym pionowym boku siłę z kartki, na lewym w głąb. Na poziomych bokach siła jest zerowa, bo prąd jest równoległy lub przeciwny do B. Wypadkowa sił może być zerowa, ale para sił daje moment obracający pętlę. To zasada momentu w modelowym silniku, nie siła ciągnąca cały układ w jedną stronę.

Znak indukcji wymaga wyboru normalnej

Wybierzmy dodatnią normalną strumienia z kartki. Dodatni obieg jest wtedy przeciwny do ruchu wskazówek zegara, patrząc od przodu. Dla jednego zwoju \mathcal E=-\Delta\Phi/\Delta t. Rosnący dodatni strumień wywołuje ujemną siłę elektromotoryczną, czyli obieg zgodny z ruchem wskazówek zegara. Pole indukowane jest skierowane w głąb i przeciwdziała zmianie strumienia. Gdy dodatni strumień maleje, kierunek indukcji jest przeciwny. Sam dodatni znak strumienia nie określa kierunku prądu.

Zadania do tego tematu

• Dwa znaki ładunku w tej samej konfiguracji v i B
• Wykres strumienia i trzy zwroty siły elektromotorycznej
• Pętla silnika: zerowa suma sił i niezerowy moment

Dalsza lektura

Materiał referencyjny