Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Контур с током в магнитном поле. Работа перемещения проводника с током в магнитном поле.

Читайте также:
  1. E) Работа в цикле
  2. II. Работа над текстом и его оформление
  3. ITER — синтез в магнитном поле
  4. IV. Работа над задачами.
  5. IV. Работа над задачами.
  6. IV. Работа над задачами.
  7. IV. Работа над задачами.
  8. IV. Работа над задачами.
  9. IV. Работа над новым материалом.
  10. IV. Работа над новым материалом.

Магнитный момент контура с током - это векторная физическая величина, численно равная произведению силы тока на площадь контура.

.

1 А×м2 - это магнитный момент контура с током силой 1А, площадь которого равна 1м2.

- единичный вектор внешней нормали к поверхности S, ограниченной контуром с током.

Внешней (положительной) называется нормаль, которая связана с направлением тока в контуре правилом правого винта (рис. 3а). Таким образом, направление определяется правилом правого винта: если рукоятку винта вращать по току в контуре, поступательное движение винта совпадет с направлением (рис. 3 а,б).

Поместим в однородное магнитное поле с индукцией рамку с током так, чтобы плоскость рамки была параллельна магнитным силовым линиям (рис. 4). При этом на стороны рамки, перпендикулярные силовым линиям ( и ) будут действовать силы и , создающие вращающий момент сил относительно закрепленной оси вращения 00¢.

где - площадь рамки, pm - магнитный момент рамки с током.

.

Вращающий момент стремится привести контур в положение устойчивого равновесия, при котором векторы и сонаправлены (рис.5), т.е. ориентированы параллельно друг другу. При этом М=0, силы действуют в одной плоскости, они лишь деформируют рамку (растягивают).

Следовательно, действие однородного магнитного поля на рамку (контур) с током сводится к повороту в направлении, параллельном ( сонаправлено ).

Из предыдущей формулы может быть дано определение : модуль вектора магнитной индукции в данной точке магнитного поля равен максимальному вращающему моменту сил, действующих на рамку с током, обладающую единичным магнитным моментом:

.

Если поле неоднородно, под действием силы незакрепленный контур с током втягивается в область более сильного магнитного поля.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера. Если проводник не закреплен (например, одна сторона контура изготовлена в виде подвижной перемычки), то под действием силы Ампера он будет перемещаться в магнитном поле, т.е. сила Ампера совершает работу. Для ее определения рассмотрим проводник длиной с током I, который может свободно перемещаться в однородном магнитном поле с индукцией (рис. 6), .



Под действием этой силы проводник переместится параллельно самому себе на из положения 1 в положение 2 . Работа, совершенная при этом:

,

где - площадь, пересекаемая проводником при его движении;

- магнитный поток, пронизывающий эту площадь.

Полученная формула справедлива и для произвольного направления вектора , т.к. можно разложить на нормальную и тангенциальную (по отношению к плоскости контура) составляющие.

Поскольку в создании силы ампера не участвует, то

.

Если ,

т.е. работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником.

Работа совершается не за счет энергии внешнего магнитного поля, а за счет источника, поддерживающего неизменным ток в контуре, или в перемещаемом проводнике.

Вычислим работу по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле. Для упрощения вычислений рассмотрим контур прямоугольной формы, плоскость которого перпендикулярна и с которым сцеплен магнитный поток (рис. 7). Поскольку магнитное поле в общем случае может быть неоднородным, при перемещении контура 1234 в плоскости чертежа в новое положение 1¢2¢3¢4¢ с ним будет сцеплен магнитный поток . Магнитный поток сквозь площадку 432¢1¢ обозначим .



Полная работа, совершаемая при перемещении контура, равна алгебраической сумме работ, совершаемых при перемещении 4-х сторон:

,

(т.к. и перпендикулярны перемещению).

Т.к. сила составляет с вектором перемещения 1800, <0,

.

Сила сонаправлена с вектором перемещения, >0.

,

, (1)

где - изменение магнитного потока через площадку, ограниченную замкнутым контуром.

Работа, совершаемая силами Ампера при перемещении замкнутого контура с током в магнитном поле, равна произведению силы тока на изменение магнитного потока, сцепленного с контуром.

Соотношение (1), полученное для простейшего случая, справедливо для контура любой конфигурации в произвольном магнитном поле при любых его перемещениях (вращении, сминании и т.п.).

В частности, при повороте контура в однородном магнитном поле (рис. 8) из положения 1, при котором в положение 2, при котором над контуром совершается работа:

.

Если контур неподвижен, а изменяется значение или направление , работа рассчитывается также по формуле (1).

 


Дата добавления: 2014-12-03; просмотров: 304; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. В термодинамических неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса | Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2018 год. (0.015 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты