62 ELEKTRO 12/2012 repetitorium Řemeslo je řemeslo … (3. část)Ampérovo pravidlo pravé ruky Vše to začalo Oerstedovými pokusy za-čátkem 1820. Oersted se při svých pokusech snažil vydedukovat přeměnu elektřiny v mag-netismus. To, co v současné době běžně ozna-čujeme termínem elektrický proud (název po-chází od Ampéra), nazýval Oersted elektric-kým konfliktem (conflictus electricus), který si představoval jako srážku dvou opačných elektrických fluid, pohybujících se proti sobě. Někdy na jaře roku 1820 prováděl Oersted experiment s drátem (proudovodičem) zapo-jeným do uzavřeného elektrického obvodu a s magnetkou, při kterém údajně náhodně objevil elektromagnetismus. Když totiž umís-til tento drát vodorovně a v pravém úhlu nad magnetkou, magnetka se ani nepohnula. Pak však náhodně pohnul tímto drátem do polohy rovnoběžné s magnetkou a ta se hned otočila o úhel téměř 90°. Oersted tak mj. zjistil, že se elektrický konflikt nenachází pouze uvnitř vodiče, ale vytváří magnetický vír okolo drá-tu, což je vlastně koncepce elektromagnetic-kého pole, která se později stala výchozím bodem elektromagnetismu. Tento Oerstedův objev otevřel před Am-pérem dosud netušené obzory vědy. Na zase-dání Akademie 18. září 1820 se Ampére za-býval působením proudovodiče na magnetic-kou střelku, a to i ve vazbě na Voltův sloup (Volta sestrojil v roce 1799–1800 první zdroj stálého elektrického proudu, předchůdce sou-časné akumulátorové baterie). Kromě jiného zde demonstroval své pravidlo plavce určující směr magnetického působení proudu. Pravidlo plavce: Přestavíme-li si člověka, jak plave s prou-dem v drátě a při tom se stále dívá na mag-netku, ať už je nad ní nebo pod ní. Pak konec magnetky směřující k severu se bude vždy vy-chylovat směrem k jeho levé ruce. Později toto pravidlo deklaroval James Clerk Maxwell (1831–1879) jako Ampéro-vo pravidlo pravé ruky a lépe ho formuloval. Ampérovo pravidlo pravé ruky:Položíme-li pravou ruku na místo vodiče tak, aby prsty mířily ve směru proudu a dlaň byla obrácena k magnetce, pak ta se vychýlí ve směru palce pravé ruky. Obsahově je zcela stejné také Maxwello-vo pravidlo o vývrtce: Maxwellovo pravidlo vývrtky:Smysl indukčních čar magnetického pole je shodný se smyslem otáčení vývrtky zavrtá-vané ve směru, jímž prochází proud vodičem.Ampére také navrhl konvenci týkají-cí se směru toku proudu tak, že elektric-ký proud teče od kladného pólu k pólu zá-pornému. Tato konvence byla fyziky přija-ta v roce 1825. Flemingova pravidla pravé a levé ruky Flemingovo pravidlo pravé ruky, které-mu se také říká generátorové pravidlo, ur-čuje směr indukovaného napětí, resp. indu-kovaného proudu ve vodiči při jeho pohybu v magnetickém poli.Flemingovo pravidlo pravé ruky:Držíme-li pravou ruku s odchýleným pal-cem tak, aby indukční čáry magnetického pole vstupovaly od severního pólu do dlaně a palec aby ukazoval směr pohybu vodiče, ostatní natažené prsty ukazují směr induko-vaného proudu.Flemingovo pravidlo levé ruky, kterému se také říká motorové pravidlo, je pomůckou pro určení pohybu vodiče nacházejícího se v magnetickém poli.Flemingovo pravidlo levé ruky:Držíme-li levou ruku s odchýleným pal-cem tak, aby indukční čáry magnetického pole vstupovaly od severního pólu do dlaně a natažené prsty ukazovaly směr proudu ve vodiči, pak vztyčený palec ukazuje směr síly vychylující vodič.(Kl)Zdroj: HEŘMAN J.: Od jantaru k tranzisto-ru. FCC Public, 2006.Kresba: Jaroslav Dostál.Pravidla pravé a levé ruky aneb Elektrický proud v magnetickém poli Mirkovo okénko z praxe Podobně jako u elek-trických obvodů platí Ohmův zákon, platí pro magnetické obvody Hop-kinsonův zákon.Při pohybu elektrických nábojů vzniká v jejich okolí magnetické pole, které je prů-vodním jevem elektrického proudu, který je uspořádaným pohybem elektrických nábojů. Magnetické pole se projevuje silovým půso-bením na feromagnetické předměty, na po-hybující se nabité částice a na vodiče, jimiž prochází proud.Magnetické pole je charakterizováno intenzitou magnetického pole H a mag-netickou indukcí B. Magnetická indukce je hustota magnetického toku Φ, který je mírou magnetického pole prostupujícího plochou, např. průřezem jádra transfor-mátoru nebo plochou cívky vinutí elek-trického stroje.Permeabilita prostředí μ je mírou mag-netické vodivosti. Pro posouzení stavu na-sycení magnetického obvodu a jeho mag-netické vodivosti se používá tzv. poměrná permeabilita μr, bezrozměrné číslo, které udává, kolikrát je permeabilita určitého materiálu větší než permeabilita vakua μ0. Poměrná permeabilita dosahuje u magne-ticky měkkých feromagnetických materiá-lů hodnot 103 až 105. Poměrná permeabili-ta vzduchu a izolačních materiálů se rovná přibližně jedné.Pro jednotlivé druhy feromagnetických materiálů se znázorňuje tzv. hysterezní smyčka, která má charakteristické průbě-hy pro jednotlivé druhy materiálů. Typické jsou hysterezní smyčky magneticky měk-kých a tvrdých materiálů.Ampérovo pravidlo pravé ruky pro vodičNaznačíme uchopení vo-diče do pravé ruky tak, aby palec ukazoval směr prou-du. Zahnuté prsty pak uka-zují směr (orientaci) mag-netických indukčních čar (viz obr. a).Ampérovo pravidlo pravé ruky pro cívku Pravou ruku položíme na cívku tak, aby zahnu-té prsty ukazovaly směr proudu v závitech cívky, palec ukazuje směr in-dukčních čar (orientaci k severnímu pólu) v du-tině cívky (viz obr. b).V praxi se lze s magnetickými obvody setkat v elektrických strojích, spínacích pří-strojích, elektromagnetech apod.Miroslav Šnobl, revizní technik,člen rady Sekce elektrotechnikůStředočeského kraje www.snobl-frolik.wz.cz B a)I I b)