Виток с током в однородном магнитном поле

Магнитный момент.

Замкнутый виток с током является одной из наиболее важных моделей, используемых для анализа явлений, связанных с магнитным полем. Виток с током I характеризуется магнитным моментом:

p_m = IS, (4)

где S – площадь витка.

Магнитный момент – векторная величина, направленная по нормали к контуру n. К контуру можно построить нормали в двух направлениях. За положительное направление нормали принято считать направление, связанное с током правилом правого винта (или буравчика): если винт вращать по направлению тока в контуре, то продольное перемещение винта будет происходить в направлении нормали (см.рис.4).

Рассмотрим плоский прямоугольный виток с током, помещенный в однородное магнитное поле. Пусть его боковые стороны перпендикулярны силовым линиям (см. рис.5).

рис.5.

Со стороны магнитного поля на противоположные стороны рамки действуют силы, равные по модулю и противоположные по направлению. Силы, приложенные к верхней и нижней сторонам рамки, направлены вдоль одной прямой и полностью компенсируют друг друга. Силы, действующие на боковые стороны рамки, также равны по модулю и противоположны по направлению, но линии действия этих сил не совпадают. Поэтому возникнет момент сил М, вращающий рамку против часовой стрелки (если смотреть сверху). Рамка будет поворачиваться до тех пор, пока линии действия сил не совпадут, т.е. пока плоскость рамки не станет перпендикулярной силовым линиям (рис.6).

рис.6.

В этом положении, силы, приложенные к сторонам рамки, не могут ее перемещать, они стремятся только ее деформировать.

Момент сил, вращающий рамку в магнитном поле с индукцией В, рассчитывается по формуле:

M=p_mB·sin α, (5)

p_m – магнитный момент рамки, α – угол между направлением нормали к рамке и вектором магнитной индукции.

Дата добавления: 2015-07-02