4.1 - Daya ke Atas Konduktor Pembawa Arus dalam Suatu Medan Magnet

Daya dan Medan Lastik

Konduktor pembawa arus dalam medan magnet mengalami daya. Arah daya bergantung pada arah arus dan arah medan magnet.
Medan magnet daripada arus dalam konduktor berinteraksi dengan medan magnet kekal. Medan paduan yang terhasil ialah medan lastik, yang mengenakan daya paduan pada konduktor.
Apabila kedua-dua medan sama arah, medan paduan menjadi lebih kuat; apabila medan bertentangan arah, medan paduan menjadi lebih lemah.
Daya bertindak ke arah kawasan medan yang lebih lemah. Titik mewakili arus keluar daripada satah kertas; pangkah mewakili arus ke dalam satah kertas.
Gunakan petua genggaman tangan kanan untuk arah medan magnet di sekeliling konduktor lurus. Medan magnet kekal berarah dari utara ke selatan.
Dalam demonstrasi daya, dawai kuprum tanpa penebat diletakkan di atas dua rod kuprum tanpa penebat di antara magnet Magnadur pada dening keluli berbentuk U. Bekalan arus terus voltan rendah membekalkan arus.

Pegang ibu jari, jari telunjuk dan jari tengah berserenjang antara satu sama lain.

Daya bertambah apabila arus bertambah atau medan magnet semakin kuat. Kutub magnet yang lebih rapat menghasilkan medan yang lebih kuat.
Bingkai kuprum berayun lebih tinggi apabila daya lebih besar. Konduktor pada landasan tanpa penebat bergerak lebih jauh apabila daya lebih besar.
Neraca elektronik menunjukkan magnitud daya: daya ke atas pada dawai kuprum menghasilkan daya tindak balas ke bawah yang sama magnitud pada magnet dan piring neraca. Daya lebih besar memberikan bacaan neraca lebih besar.
Set semula bacaan neraca elektronik kepada sifar sebelum menghidupkan arus bagi setiap perbandingan.
Perbandingan menggunakan sepasang magnet pada 1 V dan 2 V, kemudian dua pasang magnet pada 1 V. Perbandingan ini mengkaji peningkatan arus dan kekuatan medan magnet; bacaan neraca direkodkan dalam gram.

Gegelung segi empat tepat pembawa arus berputar pada paksinya dalam medan magnet.
Medan lastik pada dua sisi gegelung menghasilkan daya yang sama magnitud tetapi bertentangan arah. Pasangan daya ini memutarkan gegelung.
Kesan putaran ini ialah prinsip kerja motor arus terus, yang menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga kinetik.
Motor kecil terdapat dalam mainan, gerudi mudah alih dan cakera keras komputer; motor besar terdapat dalam kenderaan elektrik, lif dan penggelek kilang.

Komutator gelang terbelah berputar bersama gegelung segi empat tepat. Berus karbon kekal pada kedudukannya dan bersentuhan dengan komutator.
Dalam separuh putaran pertama yang ditunjukkan, arus mengalir $A \to B \to C \to D$ : daya pada sisi AB ke bawah dan daya pada sisi CD ke atas.
Selepas separuh putaran, setiap berus menyentuh bahagian komutator yang satu lagi. Arus dalam gegelung disongsangkan kepada $D \to C \to B \to A$ : daya pada AB ke atas dan daya pada CD ke bawah.
Perubahan ini mengekalkan putaran gegelung dalam arah yang sama bagi separuh putaran yang berturutan.

Kelajuan putaran bertambah apabila arus dalam gegelung bertambah, medan magnet semakin kuat, atau bilangan lilitan gegelung bertambah.
Perbandingan motor ringkas menggunakan gegelung kuprum yang disokong klip kertas besar, magnet Magnadur dan bekalan arus terus. Peningkatan bekalan daripada 4.0 V kepada 6.0 V, penambahan magnet dan penambahan lilitan gegelung menunjukkan kesan tersebut.
Langkah berjaga-jaga: matikan bekalan sebaik sahaja pemerhatian dibuat; alirkan arus untuk masa yang singkat supaya gegelung kuprum tidak terlalu panas.

Kedua-duanya mempunyai magnet dan gegelung serta menggunakan daya magnet untuk menghasilkan putaran.

Motor tanpa berus	Motor berberus
Gegelung pegun; magnet berputar.	Magnet pegun; gegelung berputar.
Tiada berus karbon atau geseran antara berus dengan komutator.	Geseran berus dengan komutator menyebabkan kehausan berus karbon.
Tiada percikan bunga api pada komutator.	Terdapat percikan bunga api pada komutator.
Bunyi operasi lebih lemah.	Bunyi operasi lebih kuat.

Motor homopolar ringkas menggunakan magnet neodimium, sel kering AA dan dawai kuprum.
Michael Faraday membina dan menunjukkan pengendalian motor homopolar di London pada 1821.