Magnetická sila

Silové pôsobenie určitého druhu je charakteristickým rysom každého fyzikálneho poľa – pri gravitačnom sa jedná o newtonovskú silu, pri elektrickom o silu coulombovskú. Podobne je to je pri poli magnetickom – základným jeho prejavom je silové pôsobenie na vodič s prúdom. O existencii magnetickej sily je možné sa presvedčiť pokusom: medzi dvomi pólmi magnetu je pohyblivo umiestnený vodič, ktorý pripojíme ku zdroju napätia. Podľa smeru prúdu vo vodiči (a teda podľa orientácie magnetických indukčných čiar) a podľa polarity magnetu sa vodič vychýli buď na jednu stranu alebo na druhú.

Príčinou vychýlenia vodiča je vzájomné pôsobenie magnetu a vodiča s prúdom prostredníctvom ich magnetických polí. Vľavo od vodiča sú magnetické indukčné čiary oboch polí orientované súhlasne, zatiaľčo vpravo od neho opačne. Vzniká tak nesúmerné rozloženie magnetických indukčných čiar v okolí vodiča. Zložením oboch polí vzniká pole výsledné s väčšou hustotou indukčných čiar vľavo a menšou hustotou vpravo od vodiča. To sa prejaví vznikom magnetickej sily, ktorá pôsobí na vodič a mieri do miesta s menšou hustotou magnetických indukčných čiar. Pri zmene smeru prúdu alebo orientácie magnetických indukčných čiar magnetu sa zmení aj orientácia magnetickej sily.

 

Poznámka:  symbol ⊗ znamená, že daný vektor mieri do nákresne (do papiera, tabule, …). Symbolom Θ sa potom značí smer vektora, ktorý mieri z nákresne.

Doposiaľ sme uvažovali len vodič, ktorý bol umiestnený v magnetickom poli kolmo k indukčných čiaram. V prípade, že bude vodič zvierať s indukčnými čiarami ľubovoľný iný uhol, bude silové pôsobenie na vodič vždy menšie. Veľkosť magnetickej sily bude nulová, ak bude vodič rovnobežný s magnetickými indukčnými čiarami. Tento jav sa v technickej praxi využíva v prípade, kedy medzi póly magnetu umiestnime vodič tvaru slučky, ktorý je otáčavý okolo svojej osi. Ak slučkou prechádza elektrický prúd, pôsobia na časti slučky kolmej k indukčným čiaram magnetické sily opačného smeru, ktoré uvádzajú slučku do otáčavého pohybu. Moment tejto dvojice síl sa počas otáčania mení podľa toho, ako sa mení veľkosť magnetických síl.

S týmto javom je možné sa stretnúť pri dynamách, generátoroch elektrického prúdu, ale aj elektromotoroch.

Prídržná sila magnetov

Veľmi často sa pri permanentných magnetoch využíva ich prídržná sila k feromagnetickým materiálom, hlavne ku železu a jeho zliatinám. Veľmi často sa objavuje otázka o prídržnej sile magnetu. Je potrebné zdôrazniť, že táto sila záleží na viacerých faktoroch. Prvým je samotný tvar a materiál magnetu, vedľa toho ale tiež materiál, ku ktorému je magnet priťahovaný, jeho hrúbka a povrchová úprava. Prídržná sila sa so vzdialenosťou od položky mení veľmi zásadne.

Štandardne je táto sila meraná a uvádzaná ako parameter pri magnetických držiakoch. Jedná sa o magnet s kovovým plášťom, ktorý uzatvára magnetický obvod.

Pri samotných magnetoch je možné prídržnú silu zmerať na vyžiadanie s tým, že v odlišných podmienkach sa môže tento parameter značne líšiť.

Prídržné sily sa obvykle stanovujú pri izbovej teplote na doske z leštenej ocele o hrúbke 10 mm pri ťahu smerujúcom kolmo ku povrchu. Prídržná sila magnetov sa uvádza v jednotkách – kg alebo N. Pre orientáciu je možné použiť prepočet, kde 1 kg ~ 10 N.