Мы знаем, что два проводника с токами взаимодействуют друг с другом с некоторой силой. Это явление объясняется тем, что на каждый проводник с током действует магнитное поле тока другого проводника.
Вообще магнитное поле действует с некоторой силой на всякий проводник с током, находящийся в этом ноле. На рисунке 302, α изображен проводник АВ, подвешенный на гибких проводах, которые присоединены к источнику тока. Проводник АВ помещен между полюсами дугообразного магнита, т. е. находится в магнитном поле. При замыкании электрической цепи проводник приходит в движение (рис. 302, б).
Практически важное значение имеет вращение проводника с током в магнитном поле.
На рисунке 303 изображен прибор, на котором можно осуществить такое движение. В этом приборе ABCD легкая прямоугольная рамка насажена на вертикальную ось. На рамке уложена обмотка, состоящая из нескольких десятков витков проволоки, покрытой изоляцией. Концы обмотки присоединены к металлическим полукольцам. Один конец обмотки присоединен к одному полукольцу, другой—к другому. Полукольца насажены на ту же ось, что и рамка с обмоткой. Обмотку рамки включают в цепь источника тока с помощью полуколец и металлических пластинок — щеток. Рамка устанавливается в магнитном поле, между магнитными полюсами магнитов N и S. При замыкании цепи рамка вращается.
Явление вращения проводника с током в магнитном поле используют в устройстве электрического двигателя. На рисунке 304 изображен внешний вид одного из современных двигателей постоянного тока.
Двигатели постоянного тока нашли особенно широкое применение на транспорте (электровозы, трамваи, троллейбусы). Есть специальные безыскровые электродвигатели, которые применяют в насосах для выкачивания нефти из скважин.
В промышленности применяют двигатели, работающие на переменном токе (они будут изучаться в старших классах).
Якоби Борис Семенович (1801—1874) — русский физик, академик. Прославился открытием гальванопластики. Построил первый электродвигатель, телеграфный аппарат, печатающий буквы.
Электрические двигатели обладают рядом преимуществ, При одинаковой мощности они имеют меньшие размеры, чем тепловые двигатели. При работе они не выделяют газов, дыма и пара и, следовательно, не загрязняют воздух, им не нужен запас топлива и воды. Электродвигатели можно установить в удобном месте: на станке, под полом трамвая, на Тележке электровоза. Можно изготовить электрический двигатель любой мощности: от нескольких ватт, например в электробритвах, до сотен и тысяч киловатт на экскаваторах, прокатных станах, кораблях.
Коэффициент полезного действия мощных электрических двигателей достигает 98%. Такого высокого КПД не имеет никакой другой двигатель. В настоящее время ведутся работы по замене в автомобилях двигателей внутреннего сгорания электродвигателями. Источниками тока для них будут аккумуляторы.
Один из первых в мире электрических двигателей, пригодных для практического применения, был изобретен русским ученым Б. С. Якоби в 1834г.
Вопросы. 1. Как на опыте обнаружить наличие силы, действующей на проводник с током? 2. Какое явление используют в устройстве и работе электродвигателя? 3. Каковы преимущества электрических двигателей по сравнению с тепловыми? 4. Где применяют электрические двигатели? 5. Кто и когда изобрел первый электрический двигатель, пригодный для практического применения?