Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru На проводник с током в магнитном поле действуют силы, определяемые законом Ампера. Если проводник не закреплен (например, одна из сторон контура изготовлена в виде подвижной перемычки), то под действием силы Ампера он будет в магнитном поле перемещаться. Следовательно, магнитное поле совершает работу по перемещению проводника с током.

Для определения этой работы рассмотрим проводник длиной Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru с током Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru (он может свободно перемещаться), помещенный в однородное внешнее магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура. Сила, направление которой определяется по правилу левой руки, а значение – по закону Ампера, равна

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru .

Под действием этой силы проводник переместится параллельно самому себе на отрезок Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru из положения 1 в положение 2. Работа, совершаемая магнитным полем, равна

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru ,

так как Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru - площадь, пересекаемая проводником при его перемещении в магнитном поле, Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru - поток вектора магнитной индукции, пронизывающий эту площадь. Таким образом,

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru ,

т.е. работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником. Полученная формула справедлива и для произвольного направления вектора Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru .

Вычислим работу по перемещению замкнутого контура с постоянным током Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru в магнитном поле. Предположим, что контур Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru перемещается в плоскости чертежа и в результате бесконечно малого перемещения займет положение Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru , изображенное на рисунке штриховой линией. Контур Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru мысленно разобьем на два соединенных своими концами проводника: Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru ( Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru ) и Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru ( Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru ), т.е.

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru .

Силы, приложенные к участку Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru контура, образуют с направлением перемещения острые углы, поэтому совершаемая ими работа Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru , и

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru

Для Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru и

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru .

Таким образом, для элементарной работы получаем выражение:

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru

где Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru - изменение магнитного потока сквозь площадь, ограниченную контуром с током. Таким образом,

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru .

Проинтегрировав последнее выражение, получим

Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле - student2.ru ,

т.е. работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле равна произведению силы тока в контуре на изменение магнитного потока, сцепленного с контуром. Последняя формула остается справедливой для контура любой формы в произвольном магнитном поле.

Наши рекомендации