X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Расчеты силы Ампера и момента сил, действующих на проводник с током и контур с током, осуществляются на основе закона Ампера. Процедуры выполнения этих операций в принципе приведены в стандартных курсах физики, например, в [1, 2], а также [3]. Однако, если проводник с током произвольной формы находится в однородном магнитном поле, то математические операции вычисления силы Ампера и момента сил можно значительно упростить. Это связано с тем, что векторное произведение обладает свойством дистрибутивности. Были поставлены задачи:

Проанализировать формулу для вычисления силы Ампера и момента сил, действующей на замкнутый контур с током в однородном магнитном поле, с позиции дистрибутивности векторного произведения;

Получить формулы для силы Ампера и вращающего момента сил, действующих на криволинейный участок проводника в однородном магнитном поле.

При проведении исследований было установлено:

Суммарная сила Ампера (), действующая на участок проводника произвольной формы в однородном магнитном поле, равна силе, действующей на прямолинейный проводник

где - сила тока, - магнитная индукция, - вектор, проведенный от начала проводника к концу проводника.

Момент сил, действующий на криволинейный участок проводника, можно представить в виде суммы момента сил, действующего на замкнутый контур и момента сил относительно начала отсчета, действующего на прямолинейный участок с током

где - магнитный момент контура с током, – радиус-вектор, проведенный к центру прямолинейного проводника () , соединяющего конец и начало криволинейного проводника, - сила, действующая на прямолинейный проводник ().

Таким образом, проведенные исследования показывают, что силу Ампера и вращающий момент, приложенные к проводнику с током произвольной формы, находящегося в однородном магнитном поле, можно рассчитывать без применения сложного математического аппарата.

Если же магнитное поле не совсем однородно, то формулы (1) и (2) можно использовать для предварительного приближенного анализа исследуемых электромеханических процессов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. И.Е. Иродов. Основные законы электромагнетизма: учебное пособие / И.Е. Иродов. — М.: Высш. шк., 1991. – 285 с.

2. И.В. Савельев. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. / И.В. Савельев / Курс общей физике. В 3 томах. - Том 2. – М.: Наука, 2017. – 493 c.

3. Лузин А.Н. О силе Ампера в курсе общей физики // Известия вузов. Физика, 1990, № 9. – С.109–110.

Код для цитирования: Скопировать