Электромагнитная сила

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА

Прямолинейный провод в магнитном поле

Электромагнитная сила, правило левой рукиСила, с которой магнитное поле действует на провод с током, расположенный в этом поле, называется электромагнитной силой.

В соответствии со сказанным в предыдущем параграфе электромагнитная сила зависит от тока I, магнитной индукции В и активной длины провода l т. е. той его части, которая расположена в магнитном поле. Если провод и вектор магнитной индукции взаимно перпендикулярны, то сила имеет наибольшее значение и определяется по формуле (3-1).

Рис. 3-4. Правило левой руки

Направление электромагнитной силы определяется по правилу левой руки: расположим ладонь левой руки так, Чтобы вектор магнитной индукции входил в нее, четыре вытянутые

пальца совпадали с направлением тока, тогда отогнутый под прямым углом большой палец левой руки укажет направление электромагнитной силы (рис. 3-4). Если угол а между проводом и направлением вектора В не равен 90°, то электромагнитная сила будет пропорциональна sin а, т. е. в этом случае

F = ВIl sin α.

Пример 3-1. В однородном магнитном поле с индукцией 1,2 тл расположен провод с активной длиной 30 см. Ток в проводе 500 а. Определить электромагнитную силу, действующую на провод, если провод перпендикулярен вектору магнитной индукции

= BIl= 1,2 • 500 • 0,3 = 180 н

или, так как 1 н = 0,102 кГ,

F= 180 • 0,102 = 18,36 кГ.

Если прямолинейный провод с током (рис. 3-5) под действием электромагнитной силы переместится на расстояние 6, параллельно самому себе, в однородном магнитном поле, перпендикулярно магнитным линиям, то электромагнитной силой будет совершена механическая работа

= Fb = IBlb=IBS =IФ,

где S = lb — площадь описанная проводом.

Перемещение проводника в магнитном поле на расстояние b

Рис. 3-5. Перемещение проводника в магнитном поле на расстояние b 

Таким образом, механическая работа, совершенная электромагнитной силой при перемещении провода с током в магнитном поле, равна произведению тока на пересеченный проводом магнитный поток.

Пример 3-2. Определить работу, совершенную при перемещении провода длиной 40 см с током 200 а в однородном поле с магнитной индукцией 1,5 тл. Провод переместился в плоскости, перпендикулярной к магнитным линиям, на 25 см.

Магнитный поток, пересеченный проводом:

Ф = BS = 1,5 • 0,4 • 0,25 = 0,15 вб.

Работа, совершенная при перемещении провода:

А ФI = 0,15 • 200 = 30 дж.

Контур в магнитном поле

На рис. 3-6 показана прямоугольная катушка (рамка) с током. Стороны рамки, расположенные перпендикулярно плоскости рисунка, находятся в однородном магнитном поле. Вследствие этого на эти стороны действуют электромагнитные силы F, создающие вращающий момент. Под действием этого вращающего момента рамка с током стремится занять положение, при котором эти силы взаимно уравновесятся (рис. 3-7), при этом поверхность, ограниченную рамкой, пронизывает наибольший магнитный поток. Отсюда следует правило: контур с током, рас по-

Вращающий момент; действующий на контур с током в магнитном поле

Рис. 3-6. Вращающий момент; действующий на контур с током в магнитном поле.

Рис. 3-7. Электромагнитные силы, действующие на контур с током, стремятся раздвинуть стороны рамки.

ложен н ы й в магнитном поле, под действием электромагнитных сил стремится занять положение, при,котором магнитный поток, пронизывающий контур, будет наибольшим.

Движущийся электрон в магнитном поле

Ток в проводе представляет собой направленное движение свободных электронов. Электромагнитная сила, действующая на провод длиной l

F = IBl

Электромагнитные силы, действующие на контур с током, стремятся раздвинуть стороны рамки

Если число свободных электронов в объеме провода длиной l обозначим через N, то электромагнитная сила, действующая на отдельный электрон:

f = F : N

Обозначив заряд электронов Q = Nq и среднюю скорость движения электронов υ — l/t, напишем выражение электромагнитной силы,  действующей на электрон, движущийся перпендикулярно магнитным линиям поля:

f = F/N = Q/t(Bl)1/N= Nq/t(Bl)1/N = Bqυ

Направление этой силы определяется по правилу левой руки, но четыре вытянутые пальца руки должны быть направлены в сторону, противоположную направлению движению электрона.

 

Статья на тему Электромагнитная сила