Применяемые в технике сечения проводников тока не всегда являются круглыми, например дорожки на плате, скрученные несущие провода, зажимы, контактные губки. Информации о реальной форме магнитного поля проводников сложных сечений достаточно мало. Для построения более эффективных электрических машин следует изучить и понять форму магнитных полей проводников с плоским и вогнутыми сечениями.
Вокруг проводника с переменным током магнитное поле представляет собой совокупную систему двух разнонаправленных токов. Определенно переменное поле сложнее измерить, чем простое стационарное магнитное поле.
Проведем эксперимент и выясним настоящую форму магнитного поля вокруг проводника с плоским сечением. Измерения проводятся, как и двести лет назад с помощью простой магнитной стрелки компаса. Стабильное магнитное поле позволяет измерительной стрелке от компаса развернуться и принять устойчивое положение вдоль силовых линий магнитной индукции.
Известно, что напряженность магнитного поля складывается из суммы магнитных полей. На отклонение стрелки влияет естественное магнитное поле Земли, в пределах 50-60 мкТл на широте 44°.
Кроме того, в пространстве имеются магнитные поля от окружающих намагничивающихся предметов и электрических систем, которые для эксперимента считаются паразитными и увеличивающими погрешности. При проведении измерений предприняты дополнительные меры по уменьшению погрешностей от внешних полей. Используется две магнитные стрелки, представляющие собой намагниченную иглу длинной 31 мм и 150 мм, извлеченные из корпуса. Известно, что стрелка компаса является сама по себе магнитом, поэтому использование нескольких стрелок может привести к их взаимодействию и погрешности. В каждом эксперименте используется только единственная магнитная стрелка. Проводник с током горизонтально располагается в пространстве, удаленном от металлических материалов и поверхности пола на расстояние 1,7 м. Для снижения влияния магнитного поля Земли проводник ориентирован в направлении запад-восток. При включении тока магнитная стрелка поворачивается перпендикулярно проводнику и в направлении север-юг, соответственно момент поля Земли будет минимален, sin A стремится к 0. Соответственно, рассчитывать и находить магнитный момент стрелки не требуется.
Величина отклонения между концом стрелки и перпендикулярной линией к проводнику составляет 4 мм или угол 3°. Установлено, что направление стрелки над листом и под листом не формирует замкнутую линию. Форма силовых линий представляет собой правостороннюю зигзагообразную линию. Шаг линии пропорционален ширине листа. Для медного листа шириной 500 мм шаг линии составляет не менее 60 мм.
Красным цветом отмечены выходящие от проводника силовые линии. Зеленым расходящиеся в пространстве пределы силовых линий. Силовые линии определенно не пересекаются и не образуют замкнутых окружностей или овалов вокруг проводника.
Проведенный эксперимент с применением максимальных токов позволил выявить новую сложную форму магнитного поля проводника с плоским сечением. Установленная форма расходящихся силовых линий опровергает известные постулаты, что силовые линии замкнуты и лежат в одной плоскости. Согласитесь, что требуется дорабатывать теорию электромагнитного поля на основании новых экспериментальных данных.
Анонс в следующей статье еще интереснее: Плоский лист легко поддается сгибу, что позволяет провести дополнительный эксперимент по определению формы магнитного поля проводника с круглым или вогнутым сечением.