Kuva 1. Magneettikenttä kohdistaa voiman nykyinen kuljettavien johdin suuntaan, antanut oikean käden sääntö 1 (samaan suuntaan kuin yksittäisten liikkuvat maksut). Tämä voima voi helposti olla tarpeeksi suuri siirtämään johtoa, koska tyypilliset virtaukset koostuvat hyvin suurista liikkuvista varauksista.

Voimme saada ilmaus, sillä magneettinen voima on nykyisen ottamalla summa magneettiset voimat yksittäisiä maksuja., (Voimat lisäävät, koska ne ovat samaan suuntaan.) Ajelunopeudella vd liikkuvan yksittäisen varauksen voiman antaa F = qvdB sin θ. Kun B on yhtenäinen koko pituus lanka l ja nolla muualla, yhteensä magneettinen voima lanka on sitten F = (qvdB sin θ)(N), missä N on määrä periä harjoittajien osa langan pituus on l. Nyt, N = nV, missä n on määrä varauksenkuljettajien per yksikkötilavuus, ja V on tilavuus lanka alalla. Huomata, että V = Al, jossa A on poikkipinta-ala lanka, sitten voima lanka on F = (qvdB sin θ) (nAl)., Kokoontuminen kannalta,

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

Koska nqAvd = I (ks Nykyinen),

F=IlB – \sin\theta\\,

on yhtälö magneettinen voima pituus l lanka kuljettaa nykyinen minä on yhtenäinen magneettikenttä B, kuten Kuvassa 2. Jos jaamme molemmat puolet ilme l, huomaamme, että magneettinen voima per yksikkö pituus lanka yhtenäinen kenttä on \frac{F}{l}=IB\sin\theta\\. Tämän voiman suunnan antaa RHR-1, peukalolla nykyisen I: n suuntaan., Sitten sormet suuntaan B, kohtisuorassa kämmen pistettä suuntaan F, kuten kuvassa 2.

Kuva 2. Virtaa kantavan langan voima magneettikentässä on F = IlB sin θ. Sen suunnan antaa RR-1.

Magneettinen voima on virrallisten johtimien käytetään muuntaa sähköenergian töihin. (Moottorit ovat erinomainen esimerkki-ne käyttävät silmukoita lanka ja katsotaan seuraavassa osassa.,) Magnetohydrodynamics (MHD) on tekninen nimi, koska fiksu sovellus, jossa magneettinen voima pumput nesteitä ilman liikkuvia mekaanisia osia. (KS. Kuva 3.)

Kuva 3. Magnetohydrodynamiikka. Tämän nesteen läpi kulkevan virran magneettista voimaa voidaan käyttää ei-mekaanisena pumppuna.

vahva magneettikenttä on sovellettu koko putki ja nykyinen on läpi nestettä kohtisuoraan kenttään, jolloin voimaan nesteen rinnakkain putken akselin kuvassa., Liikkuvien osien puuttuminen tekee tästä houkuttelevan kuuman, kemiallisesti vaikuttavan aineen, kuten joissakin ydinreaktoreissa käytettävän nestemäisen natriumin, siirtämiseen. Kokeelliset keinotekoiset sydämet testaavat tällä tekniikalla veren pumppaamista, ehkä kiertäen mekaanisten pumppujen haitalliset vaikutukset. (Solukalvoihin vaikuttavat kuitenkin MHD: ssä tarvittavat suuret kentät, mikä viivästyttää sen käytännön soveltamista ihmisillä.) MHD käyttövoima varten ydinsukellusveneiden on ehdotettu, koska se voisi olla huomattavasti hiljaisempi kuin perinteiset potkuri-asemat., Ydinsukellusveneiden pelotearvo perustuu niiden kykyyn piiloutua ja selviytyä ensimmäisestä tai toisesta ydiniskusta. Kuten me hitaasti purkaa meidän ydinaseita arsenaalia, sukellusvene haara on viimeinen poistettava käytöstä, koska tämä kyky (Ks. Kuva 4.) Nykyisten MHD-asemat ovat raskaita ja tehottomia—paljon kehitystyötä tarvitaan.

Kuva 4. Ydinsukellusveneen MHD-propulsiojärjestelmä voisi tuottaa huomattavasti vähemmän turbulenssia kuin potkurit ja antaa sen kulkea äänettömämmin., Kehitystä hiljainen ajaa sukellusvene oli dramatisoitu kirjassa ja elokuvassa Punaisen lokakuun Metsästys.

– Osion Yhteenveto

• magneettinen voima on virrallisten johtimien on antanut
  F=IlB – \sin\theta\\

  missä I on virta, l on pituus suoran johtimen yhtenäinen magneettikenttä B, ja θ on kulma, välillä en ja B. voima seuraa RHR-1 peukalon suuntaan Minäkin.,

Ongelmia & Harjoituksia

1. Mikä on magneettisen voiman suunta virrassa jokaisessa kuvassa 5 olevassa kuudessa tapauksessa?

Kuva 5.

2., Mikä on suunta nykyisestä, että kokemuksia magneettinen voima näkyy jokaisessa kolmessa Kuvassa 6, olettaen, että nykyinen kulkee kohtisuorassa B?

Kuva 6.

3. Mikä on suunta, magneettikentän, joka tuottaa magneettinen voima näkyy virtaukset kussakin kolmessa tapauksessa Kuvassa 7, olettaen, että B on kohtisuorassa minä?,

Kuva 7.

4. (a) Mikä on voima per metri salama päiväntasaajalla, joka kuljettaa 20000 kohtisuorassa Maan 3.00 × 10-5-T-alalla? (b) Mikä on voiman suunta, jos nykyinen on suoraan ylös ja Maapallon kentän suunta on pohjoiseen, maanpinnan suuntaisesti?

5. (a) DC power line-valo-rail-järjestelmä kuljettaa 1000 kulmassa 30º Maan 5.00 × 10-5-T-kenttään., Mikä on voima 100 metrin rataosuudella? (B) keskustelkaa mahdollisista käytännön huolenaiheista.

6. Mikä voima kohdistuu vettä MHD ajaa hyödyntäen 25.0 cm halkaisijaltaan putki, jos 100-nykyinen on läpäissyt koko putkea, joka on kohtisuorassa 2.00-T magneettikenttä? (Tämän voiman suhteellisen pieni koko osoittaa hyvin suurten virtausten ja magneettikenttien tarpeen tehdä käytännöllisiä MHD-asemia.)

7. Johto, jossa on 30.,0-nykyinen kulkee välillä navat vahva magneetti, joka on kohtisuorassa sen kentän ja kokemuksia 2.16-N voimaan 4.00 cm lanka alalla. Mikä on keskimääräinen kenttävoima?

8. (a) 0.750-m-pitkä osa-kaapeli kuljettaa nykyisen auton starttimoottori tekee kulma on 60º kanssa Maan 5.50 × 10-5 T-kenttään. Mikä on virta, kun johto kokee voiman 7,00 × 10-3 n? (b) Jos suoritat lanka välillä navat vahva hevosenkengän magneetti, altistamalla 5.00 cm sen 1.75-T-kenttä, mikä voima kohdistuu tähän segmenttiin lanka?,

9. (a) Mikä on kulman välillä lanka kirjanpitoarvo 8.00-nykyinen ja 1.20-T-alalla se on, jos 50.0 cm lanka kokemuksia magneettinen voima 2.40 N? b) mikä on langan voima, jos sitä pyöritetään niin, että kentän kulma on 90º?

10. Kuviossa 8 olevan magneettikentän suorakulmaisen lankasilmukan voimaa voidaan käyttää kenttävoimakkuuden mittaamiseen. Kenttä on yhtenäinen, ja silmukan taso on kohtisuorassa kenttää vastaan. a) mikä on silmukan magneettisen voiman suunta?, Perustele väite, että silmukan sivuilla olevat voimat ovat tasa-arvoisia ja vastakkaisia, riippumatta siitä, kuinka suuri osa silmukasta on kentällä, eivätkä vaikuta silmukan nettovoimaan. b) Jos käytetään 5,00 A: n virtaa, mikä on voima Teslaa kohti 20,0 cm leveässä silmukassa?

Kuva 8. Virtaa kuljettava suorakulmainen johtosilmukka on kohtisuorassa magneettikenttään nähden. Kenttä on yhtenäinen esitetyllä alueella ja on nolla kyseisen alueen ulkopuolella.,