tanulási célok

végére ez a szakasz, akkor képes lesz arra, hogy:

• leírja a hatását a mágneses erő egy áramvezető karmester.
• Számítsa ki az áramvezető mágneses erejét.

mivel a töltések általában nem tudnak elmenekülni egy vezetőtől, a vezetőben mozgó töltések mágneses ereje továbbításra kerül a vezetőnek.,

1. ábra. A mágneses mező erőt fejt ki az áramvezető huzalra az 1. jobb oldali szabály által megadott irányban (ugyanaz az irány, mint az egyes mozgó töltéseknél). Ez az erő könnyen elég nagy lehet a huzal mozgatásához, mivel a tipikus áramok nagyon nagy számú mozgó töltésből állnak.

az áram mágneses erejének kifejezését az egyes töltések mágneses erőinek összegével tudjuk levezetni., (Az erők hozzá, mert ugyanabban az irányban.) A VD sodródási sebességnél mozgó egyedi töltés erejét F = qvdB sin θ adja. Figyelembe véve a B-t, hogy máshol az L és a nulla vezeték hosszában egyenletes legyen, a huzal teljes mágneses ereje ekkor F = (qvdB sin θ) (N), ahol N A töltéshordozók száma a L hosszúságú huzalszakaszban. most N = nV, ahol n az egységnyi térfogatra jutó töltéshordozók száma, V pedig a mezőben lévő huzal térfogata. Figyelembe véve, hogy V = Al, ahol A a huzal keresztmetszeti területe, akkor a huzalon lévő erő F = (qvdB sin θ) (nAl).,

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

mivel Nqavd = I (lásd jelenlegi),

F = IlB \ sin \ theta\ \

a mágneses erő egyenlete egy l hosszúságú huzalon, amely egy I áramot hordoz egy egységes B mágneses mezőben, a 2. ábrán látható módon. Ha ennek a kifejezésnek mindkét oldalát l-vel osztjuk meg, azt találjuk, hogy az egységnyi huzalhosszúságú mágneses erő egy egységes mezőben \frac{F}{L}=IB\sin\theta\\. Ennek az erőnek az irányát az RHR-1 Adja meg, a hüvelykujjal az I. áram irányában., Ezután az ujjakkal a B irányába, a tenyérre merőlegesen az F irányába mutat, mint a 2. ábrán.

2.ábra. A mágneses mezőben lévő áramhordozó huzalon az erő F = IlB sin θ. Irányát az RHR-1 Adja.

az áramvezető vezetékeken lévő mágneses erő az elektromos energia átalakítására szolgál. (A motorok kiváló példa erre-huzalhurkokat alkalmaznak, amelyeket a következő szakaszban tekintünk meg.,) A magnetohidrodinamika (MHD) az okos alkalmazásnak adott műszaki név, ahol a mágneses erő szivattyúzza a folyadékokat mechanikus alkatrészek mozgatása nélkül. (Lásd A 3. Ábrát.)

3. Magnetohidrodinamika. A folyadékon áthaladó áram mágneses ereje nem mechanikus szivattyúként használható.

erős mágneses mezőt alkalmaznak egy csövön keresztül, és a folyadékon egy áram halad át derékszögben a mezőre, ami a folyadéknak a cső tengelyével párhuzamos erejét eredményezi az ábrán látható módon., A mozgó alkatrészek hiánya vonzóvá teszi ezt egy forró, kémiailag aktív anyag, például az egyes atomreaktorokban alkalmazott folyékony nátrium mozgatásához. Kísérleti mesterséges szívek tesztelik ezt a technikát a vér szivattyúzására, talán megkerülve a mechanikus szivattyúk káros hatásait. (A sejtmembránokat azonban az MHD-ben szükséges nagy területek befolyásolják, késleltetve annak gyakorlati alkalmazását az emberekben.) A nukleáris tengeralattjárók MHD meghajtását javasolták, mivel ez lényegesen csendesebb lehet, mint a hagyományos propeller meghajtók., A nukleáris tengeralattjárók elrettentő értéke azon alapul, hogy képesek elrejteni és túlélni egy első vagy második nukleáris csapást. Ahogy lassan szétszereljük nukleáris fegyvereink arzenáljait, a tengeralattjáró ág lesz az utolsó, amelyet leszerelnek e képesség miatt (lásd a 4.ábrát.) A meglévő MHD meghajtók nehezek és nem hatékonyak—sok fejlesztési munkára van szükség.

4.ábra. Egy nukleáris tengeralattjáró MHD meghajtórendszere lényegesen kevesebb turbulenciát okozhat, mint a propellerek, és lehetővé teszi, hogy csendesebben működjön., A silent drive tengeralattjáró fejlesztését dramatizálták a könyvben és a The Hunt for Red October című filmben.

Szakasz Összefoglaló

• A mágneses erő a jelenlegi szállító vezetékek által megadott
  F=Iib\bűn\theta\\

  amennyiben azt a jelenlegi, l a hossza, egyenes kalauz egyenruhában mágneses mező B, pedig θ közötti szög, én pedig B. Az erő követi RHR-1, a hüvelykujj felé I.,

problémák & gyakorlatok

1. Mi a mágneses erő iránya az áramon az 5. ábrán szereplő hat eset mindegyikében?

5.ábra.

2., Mi annak az áramnak az iránya,amely a 6. ábrán látható mindhárom esetben a mágneses erőt tapasztalja, feltételezve, hogy az áram merőleges a B-re?

6.ábra.

3. Mi a mágneses mező iránya, amely a 7. ábrán szereplő mindhárom esetben az áramokon látható mágneses erőt eredményezi, feltételezve, hogy B merőleges I-re?,

7.ábra.

4. a) mi az erő méterenként egy villám az egyenlítőn, hogy hordozza 20.000 a merőleges a Föld 3.00 × 10-5-t mező? b) mi az erő iránya, ha az áram egyenesen felfelé halad, és a Föld mező iránya észak felé, a talajjal párhuzamosan történik?

5. a) A könnyű sínrendszer egyenáramú tápvezetéke 1000 A-t hordoz 30º-os szögben a Föld 5,00 × 10-5-T mezőjéhez képest., Mi az erő a vonal 100 m-es szakaszán? b) megvitassák az ezzel kapcsolatos gyakorlati aggályokat, ha vannak ilyenek.

6. Milyen erőt fejt ki a vízre egy MHD meghajtóban egy 25, 0 cm átmérőjű cső felhasználásával, ha 100-A áramot vezetünk át a csövön, amely merőleges egy 2, 00 T mágneses mezőre? (Ennek az erőnek a viszonylag kis mérete azt jelzi, hogy nagyon nagy áramokra és mágneses mezőkre van szükség a praktikus MHD meghajtók készítéséhez.)

7. Egy 30-as drót.,0-egy erős mágnes pólusai közötti áram halad át, amely merőleges a mezőjére, és 2,16-N erőt tapasztal a mező 4,00 cm-es huzalán. Mi az átlagos térerősség?

8. (a) Egy 0.750 m hosszú szakasz a kábel szállító aktuális, hogy egy autó indítómotor tesz egy szög 60º a Föld 5.50 × 10-5 T a területen. Mi az áram, ha a huzal 7,00 × 10-3 N erőt tapasztal? b) ha a huzalt egy erős patkómágnes pólusai között futtatja, 5, 00 cm-t 1, 75 T-es mezőnek vetve alá, milyen erő van a huzal ezen szegmensére?,

9. a) mi a szög egy 8.00-A áramot hordozó huzal és az 1.20-T mező között, ha a huzal 50.0 cm-e 2.40 N mágneses erőt tapasztal? b) Mi az erő a huzalon, ha el van forgatva, hogy 90º-os szög legyen a mezővel?

10. A 8. ábrán látható mágneses mezőben a huzal téglalap alakú hurokján lévő erő felhasználható a térerősség mérésére. A mező egyenletes, a hurok síkja merőleges a mezőre. a) mi a mágneses erő iránya a hurokon?, Igazolja azt az állítást, hogy a hurok oldalán lévő erők egyenlőek és ellentétesek, függetlenül attól, hogy a hurok mekkora része van a mezőben, és nem befolyásolják a hurok nettó erejét. b) ha 5.00 A áramot használunk, mekkora erő van teslánként a 20.0 cm széles hurokban?

8.ábra. Az áramot hordozó téglalap alakú huzalhurok merőleges a mágneses mezőre. A mező egyenletes a bemutatott régióban, és nulla a régión kívül.,