Rysunek 1. Pole magnetyczne wywiera siłę na przewodzący prąd przewód w kierunku określonym przez regułę prawej ręki 1 (w tym samym kierunku, co na poszczególnych poruszających się ładunkach). Siła ta może być łatwo wystarczająco duża, aby przesunąć przewód, ponieważ typowe prądy składają się z bardzo dużej liczby poruszających się ładunków.

możemy uzyskać wyrażenie siły magnetycznej na prąd, przyjmując sumę sił magnetycznych na poszczególnych ładunkach., (Siły dodają, ponieważ są w tym samym kierunku.) Siła na pojedynczym ładunku poruszającym się z prędkością dryfu vd jest dana przez F = qvdB sin θ. Przyjmując, że B jest jednorodna na długości przewodu l i zero w innym miejscu, całkowita siła magnetyczna na drucie wynosi wtedy F = (qvdb sin θ) (n), gdzie N jest liczbą nośników ładunku w przekroju przewodu o długości L. teraz N = nV, gdzie n jest liczbą nośników ładunku na jednostkę objętości, A V jest objętością drutu w polu. Zauważając, że V = Al, gdzie A jest obszarem przekroju drutu, to siła na drucie wynosi F = (qvdb sin θ) (nAl)., Zbiór terminów,

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

ponieważ nqAvd = i (patrz prąd),

F=IlB\sin\theta\\

jest równaniem siły magnetycznej na długości L przewodu przewodzącego prąd I w jednolitym polu magnetycznym B, jak pokazano na rysunku 2. Jeśli podzielimy obie strony tego wyrażenia przez l, okaże się, że siła magnetyczna na jednostkę długości drutu w jednolitym polu wynosi \frac{F}{l}=IB\sin \ theta\\. Kierunek tej siły jest podany przez RHR-1, z kciukiem w kierunku prądu I., Następnie, palcami w kierunku B, prostopadle do punktów dłoni w kierunku F, jak na rysunku 2.

Rysunek 2. Siła na przewodzącym prąd drucie w polu magnetycznym wynosi F = IlB sin θ. Jego kierunek jest podany przez RHR-1.

siła magnetyczna na przewodach przewodzących prąd służy do konwersji energii elektrycznej do pracy. (Silniki są doskonałym przykładem-wykorzystują pętle drutu i są rozważane w następnej sekcji.,) Magnetohydrodynamika (MHD) to nazwa techniczna nadana sprytnemu zastosowaniu, w którym siła magnetyczna pompuje płyny bez przesuwania części mechanicznych. (Patrz Rysunek 3.)

Rysunek 3. Magnetohydrodynamika. Siła magnetyczna na prąd przepływający przez ten płyn może być używana jako pompa niemechaniczna.

silne pole magnetyczne jest przyłożone do rury, A prąd jest przepuszczany przez płyn pod kątem prostym do pola, co powoduje siłę na płynie równoległą do osi rury, jak pokazano., Brak ruchomych części sprawia, że jest to atrakcyjne do przenoszenia gorącej, chemicznie aktywnej substancji, takiej jak ciekły sód stosowany w niektórych reaktorach jądrowych. Eksperymentalne sztuczne serca testują tę technikę pompowania krwi, być może obchodząc niekorzystne działanie pomp mechanicznych. (Błony komórkowe są jednak dotknięte dużymi polami potrzebnymi w MHD, opóźniając jego praktyczne zastosowanie u ludzi.) Zaproponowano napęd MHD dla atomowych okrętów podwodnych, ponieważ mógł być znacznie cichszy od konwencjonalnych napędów śrubowych., Wartość odstraszająca atomowych okrętów podwodnych opiera się na ich zdolności do ukrywania się i przetrwania pierwszego lub drugiego ataku nuklearnego. Ponieważ powoli demontujemy nasze arsenały broni jądrowej, oddział okrętów podwodnych będzie ostatnim, który zostanie wycofany z użycia z powodu tej zdolności (patrz rysunek 4.) Istniejące Napędy MHD są ciężkie i nieefektywne—potrzebne są liczne prace rozwojowe.

Rysunek 4. Napęd MHD w atomowym okręcie podwodnym mógł wytwarzać znacznie mniej turbulencji niż śmigła i pozwalać na cichszą pracę., Rozwój silent drive submarine został dramatyzowany w książce i filmie Polowanie na Czerwony Październik.

podsumowanie sekcji

• siła magnetyczna na przewodnikach przewodzących prąd jest podana przez
  f=IlB\sin\theta\\

  gdzie I jest prądem, L jest długością prostego przewodnika w jednolitym polu magnetycznym B, A θ jest kątem między I I B. podąża za RHR-1 kciukiem w kierunku I.,

problemy& ćwiczenia

1. Jaki jest kierunek siły magnetycznej na prąd w każdym z sześciu przypadków na rysunku 5?

Rysunek 5.

2., Jaki jest kierunek prądu, który doświadcza siły magnetycznej pokazanej w każdym z trzech przypadków na rysunku 6, zakładając, że prąd biegnie prostopadle do B?

Rysunek 6.

3. Jaki jest kierunek pola magnetycznego, który wytwarza siłę magnetyczną pokazaną na prądzie w każdym z trzech przypadków na rysunku 7, przy założeniu, że b jest prostopadła do I?,

Rysunek 7.

4. (A) Jaka jest siła na metr na piorun na równiku, który przenosi 20.000 prostopadle do ziemi 3.00 × 10-5-t pole? (b) jaki jest kierunek siły, jeśli prąd jest prosty do góry, a kierunek pola Ziemi jest na północ, równolegle do ziemi?

Rysunek 8. Prostokątna pętla drutu przenoszącego prąd jest prostopadła do pola magnetycznego. Pole jest jednolite w pokazanym regionie i wynosi zero poza tym regionem.,