Решение
Согласно закону Ампера, на каждый элемент длины проводника dl с током I2 действует в магнитном поле, создаваемом током I1, сила
dF1 = I2B1dl (1)
(eё направление определено по правилу левой руки и указано на рис.4.8).
Аналогичные рассуждения (ток I1 находится в магнитном поле, создаваемом током I2) приводят к выражению
dF2 = I1B2dl . (2)
Модули магнитных индукций (направления векторов см.рис.4.8) определяются соотношениями:
Рис.4.8
Подставив эти выражения в (1) и (2), получим, что по модулю (3)
(направления сил указаны на рисунке).
Проинтегрировав выражение (3), найдем искомую силу взаимодействия:
Проверим наименования:
Вычисляя, получаем
Пример 7. Квадратная рамка со стороной длиной а=2 см, содержащая N = 100 витков тонкого провода, подвешена на упругой нити, постоянная кручения С которой равна 10 мкН·м/град. Плоскость рамки совпадает с направлением индукции внешнего магнитного поля. Определить индукцию внешнего магнитного поля, если при пропускании по рамке тока силой I=1 А она повернулась на угол =600.
Решение
Индукция В внешнего поля может быть найдена из условия равновесия рамки в поле. Рамка будет находиться в равновесии, если сумма механических моментов, действующих на нее, будет равна нулю:
(1)
В данном случае на рамку действуют два момента (рис.4.9) – момент сил, с которым внешнее магнитное поле действует на рамку с током, и – момент упругих сил, возникающих при закручивании нити, на которой рамка подвешена. Следовательно, формула (1) может быть переписана в виде М1 - М2=0. Выразив М1 и М2 в этом равенстве через величины, от которых зависят моменты сил, получим
Рис.4.9
PmB sin – C = 0. (2)
Знак минус перед моментом М2 ставится потому, что этот момент противоположен по направлению моменту М1.
Если учесть, что pm=ISN = Ia 2N, где I – сила тока в рамке; S= 2 – площадь рамки; N – число ее витков, равенство (2) перепишется в виде
(3)
Из рис.4.9 видно, что = /2 – , значит, sin =cos . С учетом этого равенства (3) примет вид
(4)
Подставив данные в формулу (4) и произведя вычисления, получим В = 30 мТл (значения постоянной кручения С, рассчитанной на градус, а не на радиан, как это следовало бы выразить в СИ, оставим без изменения, так как значение угла также дано в градусах).
Достарыңызбен бөлісу: |