– >

Figur 1. Det magnetiske feltet utøver en kraft på en gjeldende-bærer wire i en retning som er gitt av den høyre hånden regel 1 (samme retning som på enkelte bevegelige kostnader). Denne kraften kan lett bli store nok til å flytte ledningen, siden typisk strøm består av svært stort antall bevegelige kostnader.

Vi kan utlede et uttrykk for den magnetiske kraften på en gjeldende ved å ta summen av de magnetiske kreftene på individuelle kostnader., (Styrkene legge til fordi de er i samme retning.) Kraften på en individuell kostnad beveger seg på drift hastighet vd er gitt ved F = qvdB synd θ. Ta B skal være ensartet over en lengde på ledning l og null ellers, vil den totale magnetiske kraften på ledningen er da F = (qvdB synd θ)(N), der N er nummeret på lade operatører i den delen av ledningen av lengde l. Nå, N = nV, der n er nummeret på lade bærere per enhet volum og V er volumet av wire i feltet. Å merke seg at V = Al, der A er tverrsnitt av wire, then the force på ledningen er F = (qvdB synd θ) (nAl)., Samle vilkår,

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

Fordi nqAvd = I (se Gjeldende),

F=IlB\synd\theta\\

er ligningen for magnetiske kraften på en lengde l av wire bærer en kortsiktig jeg i en uniform magnetisk felt B, som vist i Figur 2. Hvis vi deler begge sider av dette uttrykket ved l, finner vi at den magnetiske kraften per enhet lengden av ledningen i et jevnt felt er \frac{F}{l}=IB\synd\theta\\. Retning av denne kraften er gitt ved RHR-1, med tommelen i retning av den nåværende I., Så, med fingrene i retning av B, og en vinkelrett på palm peker i retning av F, som i Figur 2.

– >

Figur 2. Styrken på en gjeldende-bærer wire i et magnetisk felt er F = IlB synd θ. Retningen er gitt ved RHR-1.

Magnetisk kraft på nåværende-bærer elektroder brukes til å konvertere elektrisk energi for å fungere. (Motorer er et godt eksempel—de ansette løkker av wire og er vurdert i neste avsnitt.,) Magnetohydrodynamics (MHD) er det tekniske navnet gitt til et smart program der magnetisk kraft pumper væsker uten bevegelige mekaniske deler. (Se Figur 3.)

– >

Figur 3. Magnetohydrodynamics. Den magnetiske kraften på gjeldende gått gjennom denne væsken kan brukes som en nonmechanical pumpe.

Et sterkt magnetisk felt er brukt over et rør og en strøm sendes gjennom væske i rett vinkel i forhold til feltet, noe som resulterer i en styrke på væske parallelt med røret akse som vist., Fravær av bevegelige deler gjør denne attraktiv for å flytte en varm, kjemisk aktive stoffet, som for eksempel flytende natrium ansatt i noen kjernefysiske reaktorer. Eksperimentelle kunstige hjerter er testing med denne teknikken for å pumpe blod, kanskje for å omgå ugunstig virkninger av mekaniske pumper. (Celle-membraner, derimot, er preget av store felt som trengs i MHD, utsette sin praktiske anvendelse på mennesker.) MHD fremdrift for atomubåter har blitt foreslått, fordi det kan være betraktelig roligere enn vanlig propell stasjoner., Den avskrekkende verdien av atomubåter er basert på deres evne til å gjemme seg og overleve en første eller andre kjernefysiske streik. Som vi sakte demontere vår kjernefysiske våpen arsenal, ubåten gren vil være den siste til å bli nedlagt på grunn av denne muligheten (Se Figur 4.) Eksisterende MHD-stasjoner er tunge og ineffektive—mye utviklingsarbeid er nødvendig.

– >

Figur 4. En MHD fremdriftssystem i en kjernefysisk ubåten kunne produsere betydelig mindre turbulens enn propeller og tillate det å kjøre mer stille., Utvikling av en lydløs kjøretur ubåten ble dramatisert i boken og filmen The Hunt for Red October.

– Delen Oppsummering

• Den magnetiske kraften på dagens-bærer ledere er gitt ved
  F=IlB\synd\theta\\

  hvor jeg er gjeldende, l er lengden av en rett leder i en uniform magnetisk felt B, og θ er vinkelen mellom jeg og B. styrken følger RHR-1 med tommelen i retning av I.,

Problemer & Øvelser

1. Hva er retningen av den magnetiske kraften på strømmen i hver av de seks tilfeller i Figur 5?

Figur 5.

2., Hva er retningen av en gjeldende som opplever den magnetiske kraften som vises i hvert av de tre tilfellene i Figur 6, forutsatt at den nåværende går loddrett i forhold til B?

Figur 6.

3. Hva er retningen til det magnetiske feltet som produserer den magnetiske kraften som vises på strømmen i hver av de tre sakene i Figur 7, forutsatt at B er vinkelrett jeg?,

Figur 7.

4. (a) Hva er kraft per meter på et lynnedslag ved ekvator som bærer 20,000 En vinkelrett på Jordens 3.00 × 10-5-T-feltet? (b) Hva er retningen av kraft hvis den er gjeldende rett opp og Jordens felt retning skyldes nord, parallelt med bakken?

5. (a) EN DC-ledningen for en light-rail-systemet bærer 1000 A i en vinkel på 30º til Jordens 5.00 × 10-5-T-feltet., Hva er styrken på en 100-m-delen av denne linjen? (b) Diskutere praktiske ting i dette presenterer, hvis noen.

6. Hva makt utøves på vannet i en MHD-stasjonen bruker en 25.0 cm-diameter tube, hvis 100-En strøm sendes over røret som er vinkelrett på en 2.00-T magnetfelt? (Den relativt lille størrelsen på dette force viser behovet for svært store strømmer og magnetiske felt for å gjøre praktiske MHD-stasjoner.)

7. En wire bærer en 30.,0-En strøm passerer mellom polene på en sterk magnet som er vinkelrett på sitt felt og erfaringer en 2.16-N kraft på 4.00 cm av wire i feltet. Hva er gjennomsnittlig feltet styrke?

8. (a) En 0.750-m-lang delen av kabelen frakte strøm til en bil starter motoren gjør en vinkel på 60º med Jordens 5.50 × 10-5 T-feltet. Hva er gjeldende når ledningen erfaringer en styrke på 7.00 × 10-3 N? (b) Hvis du kjører ledningen mellom polene på et sterkt horseshoe magnet, utsette 5.00 cm av det til en 1.75-T-feltet, hva makt utøves på denne delen av ledningen?,

9. (a) Hva er vinkelen mellom en ledning med en 8.00-En nåværende og 1.20-T felt det er i hvis 50.0 cm av wire opplever en magnetisk kraft av 2.40 N? (b) Hva er styrken på ledningen hvis den er satt til å gjøre en vinkel på 90º med feltet?

10. Styrken på den rektangulære løkke av wire i det magnetiske feltet i Figur 8 kan brukes til å måle feltstyrken. Feltet er uniform, og flyet av loopen er vinkelrett på feltet. (a) Hva er retningen av den magnetiske kraften på loopen?, Rettferdiggjøre påstanden om at de styrker på begge sider av loopen er like stor og motsatt rettet, uavhengig av hvor mye av løkken i feltet og påvirker ikke netto kraft som på løkken. (b) Hvis en strøm av 5.00 En brukes, hva er kraft per tesla på 20.0 cm bred loop?

Figur 8. En rektangulær løkke av wire bærer en aktuell er vinkelrett på et magnetisk felt. Feltet er uniform i regionen vist og er null utenfor regionen.,