Obrázek 1. Magnetické pole působí silou na vodič nesoucí proud ve směru určeném pravostranným pravidlem 1 (stejným směrem jako u jednotlivých pohyblivých nábojů). Tato síla může být snadno dostatečně velká pro pohyb drátu, protože typické proudy se skládají z velmi velkého počtu pohyblivých nábojů.

můžeme odvodit výraz pro magnetické síly na proudu tím, že součet magnetických sil na jednotlivých poplatků., (Síly přidat, protože jsou ve stejném směru.) Síla na individuální náboj pohybující se rychlostí driftu vd je dána F = qvdB sin θ. Přičemž B být rovnoměrné po délce vodiče l a nulového jinde, celková magnetická síla na vodič, je pak F = (qvdB sin θ)(N), kde N je počet nosičů náboje je v části vodiče o délce l. Nyní, N = nV, kde n je počet nosičů náboje na jednotku objemu a V je objem drátu v poli. Upozorňuje, že V = Al, kde A je plocha průřezu vodiče, pak síla na vodič F = (qvdB sin θ) (nAl)., Gathering terms,

F = (nqAv_ {\text{d}}) lB \ sin \ theta\.

Protože nqAvd = I (viz Aktuální),

F=IlB\sin\theta\\

je rovnice pro magnetické síly na délku l drátu nést proud I v homogenním magnetickém poli B, jak je znázorněno na Obrázku 2. Pokud obě strany tohoto výrazu rozdělíme o l, zjistíme, že magnetická síla na jednotku délky drátu v jednotném poli je \ frac{F}{l}=IB\sin \ theta\. Směr této síly je dán RHR-1, palcem ve směru proudu i., Pak prsty ve směru B kolmo k palmovým bodům ve směru F, jako na obrázku 2.

Obrázek 2. Síla na vodiči nesoucím proud v magnetickém poli je F = IlB sin θ. Jeho směr je dán RHR-1.

magnetická síla na proudových vodičích se používá k přeměně elektrické energie na práci. (Motory jsou ukázkovým příkladem-používají smyčky drátu a jsou zvažovány v další části.,) Magnetohydrodynamika (MHD) je technický název dané chytré aplikace, kde magnetická síla pumpuje tekutiny bez pohyblivých mechanických částí. (Viz Obrázek 3.)

Obrázek 3. Magnetohydrodynamika. Magnetická síla proudu procházejícího touto kapalinou může být použita jako nemechanické čerpadlo.

silné magnetické pole se aplikuje přes trubice a proud prochází tekutina v pravém úhlu k oblasti, což v platnost kapaliny paralelní osy trubky, jak je znázorněno., Absence pohyblivých částí je to atraktivní pro pohyb horké, chemicky účinné látky, jako je kapalný sodík používaný v některých jaderných reaktorech. Experimentální umělá srdce testují touto technikou čerpání krve, možná obcházejí nepříznivé účinky mechanických čerpadel. (Buněčné membrány, jsou však ovlivněny velkými poli třeba v MHD, zpoždění jeho praktickou aplikaci u člověka.) Byl navržen pohon MHD pro jaderné ponorky, protože by mohl být podstatně tišší než konvenční pohon vrtule., Odstrašující hodnota jaderných ponorek je založena na jejich schopnosti skrýt a přežít první nebo druhý jaderný úder. Když pomalu rozebíráme arzenály jaderných zbraní, ponorková větev bude poslední, která bude kvůli této schopnosti vyřazena z provozu (viz obrázek 4.) Stávající jednotky MHD jsou těžké a neefektivní—je zapotřebí mnoho vývojových prací.

Obrázek 4. Pohonný systém MHD v jaderné ponorce by mohl produkovat výrazně méně turbulencí než vrtule a umožnit mu běžet tiše., Vývoj ponorky silent drive byl dramatizován v knize a filmu Hunt for Red October.

Oddíl Shrnutí

• magnetická síla na proud vodiče je dána
  F=IlB\sin\theta\\

  kde I je proud, l je délka přímého vodiče v homogenním magnetickém poli B, a θ je úhel mezi I a B. síla vyplývá, RHR-1 s palcem ve směru I.,

Problémy & Cvičení

1. Jaký je směr magnetické síly na proudu v každém ze šesti případů na obrázku 5?

Obrázek 5.

2., Jaký je směr proudu, který zažívá magnetickou sílu zobrazenou v každém ze tří případů na obrázku 6, za předpokladu, že proud běží kolmo k B?

Obr. 6.

3. Jaký je směr magnetického pole, které vytváří magnetickou sílu zobrazenou na proudech v každém ze tří případů na obrázku 7, za předpokladu, že B je kolmá na i?,

Obrázek 7.

4. a) jaká je síla na metr na Bleskovém šroubu na rovníku, který nese 20 000 a kolmo k zemskému poli 3,00 × 10-5-T? b) jaký je směr síly, pokud je proud rovný nahoru a směr pole Země je způsoben severem, rovnoběžně se zemí?

5. a) stejnosměrné elektrické vedení pro systém lehkých kolejnic nese 1000 A pod úhlem 30 ° k zemskému poli 5,00 × 10-5-T., Jaká je síla na 100 m úseku této linie? b) diskutovat o praktických obavách, které to představuje, pokud existují.

6. Co je síla působící na vodu v MHD jezdit s využitím 25.0 cm-průměr trubice, v případě 100-proud prochází přes trubku, která je kolmá na 2.00-T magnetické pole? (Relativně malá velikost této síly naznačuje potřebu velmi velkých proudů a magnetických polí pro praktické pohony MHD.)

7. Drát nesoucí 30.,0-proud prochází mezi póly silného magnetu, který je kolmý na jeho pole a zažívá sílu 2,16 N na 4,00 cm drátu v poli. Jaká je průměrná síla pole?

8. (a)0.750-m-dlouhá část kabelu nesoucího proud do motoru startéru automobilu činí úhel 60º s pozemským polem 5.50 × 10-5 T. Jaký je proud, když drát zažívá sílu 7,00 × 10-3 N? (b) Pokud spustíte drátu mezi póly silného podkovy magnet, podrobení 5.00 cm do 1.75-T pole, jaká síla působí na tento segment drátu?,

9. (a) jaký je úhel mezi drátem nesoucím proud 8.00-a a polem 1.20-T je v případě, že 50.0 cm drátu zažívá magnetickou sílu 2.40 N? b) jaká je síla na drátu, pokud se otáčí, aby se s polem vytvořil úhel 90°?

10. Síla na obdélníkové smyčce drátu v magnetickém poli na obrázku 8 může být použita k měření síly pole. Pole je jednotné a rovina smyčky je kolmá k poli. a) jaký je směr magnetické síly na smyčce?, Odůvodněte tvrzení, že síly na stranách smyčky jsou stejné a opačné, nezávisle na tom, kolik smyčky je v poli a neovlivňují čistou sílu na smyčce. b) pokud se použije proud 5,00 A, jaká je síla na Teslu na smyčce o šířce 20,0 cm?

Obrázek 8. Obdélníková smyčka drátu nesoucí proud je kolmá na magnetické pole. Pole je jednotné v zobrazené oblasti a je nulové mimo tuto oblast.,