13. Siła działająca na przewód z prądem w polu magnetycznym

Wprowadzenie

Przewód z prądem umieszczony w polu magnetycznym doświadcza działania siły magnetycznej. Jest to podstawowa zasada działania silników elektrycznych i wielu innych urządzeń elektromagnetycznych.

Siła Lorentza

Siła działająca na poruszające się ładunki elektryczne w polu magnetycznym to siła Lorentza. Dla pojedynczego ładunku poruszającego się z prędkością w polu magnetycznym o indukcji siła ta ma postać:

Siła na przewód z prądem

Prąd elektryczny w przewodzie to uporządkowany ruch elektronów, więc całość przewodu jest narażona na działanie sumy sił Lorentza na wszystkie ładunki.

Dla prostego przewodu o długości , przez który płynie prąd , umieszczonego w jednorodnym polu magnetycznym , siła działająca na przewód wynosi:

Gdzie:

— natężenie prądu [A],

— wektor długości przewodu (kierunek zgodny z przepływem prądu) [m],

— indukcja pola magnetycznego [T].

Zastosowanie

Siła ta jest podstawą działania silników elektrycznych, przetwarzając energię elektryczną na mechaniczną.

W amperomierzach i innych czujnikach pola magnetycznego.

W pomiarach siły magnetycznej i badaniu właściwości materiałów przewodzących.

Podsumowanie

Przewód z prądem w polu magnetycznym doświadcza siły prostopadłej do kierunku prądu i pola.

Siła ta jest wynikiem działania siły Lorentza na nośniki ładunku.

Zależna jest od natężenia prądu, długości przewodu, indukcji pola i kąta między prądem a polem.