Сила на проводнике с током

Движущиеся заряды — это электрический ток, который проходит через фиксированную точку за фиксированный период времени. Движущиеся заряды ответственны за создание магнитного поля. Магнитное поле устанавливается за счет силы, действующей на поток движущихся зарядов.

При протекании тока по проводнику вокруг него создается магнитное поле. Это явление называется магнитным эффектом тока.

Сила Лоренца

Сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле, называется силой Лоренца. Его дают:

F = qvBsinθ 

where 
q is the charge, 
v is the velocity of the charge moving in a magnetic field, 
B is the magnetic field and 
θ is the angle between the charge and magnetic field.

Сила на проводнике с током

Когда ток течет по проводнику, находящемуся в магнитном поле, заряды на проводнике движутся, поэтому на него действует сила (сила Лоренца). Позволять,

L - длина проводника,
Через него течет ток,
q - заряды, протекающие через проводник в момент времени «t»,
v - скорость заряда q,
В — однородное магнитное поле, в котором находится проводник с током.

Тогда по силе Лоренца

F = qvBsinθ (теперь q = I × t и v = L / t )

F = (I × t) × (L/t) × Bsinθ

F = ILBsinθ

where,
θ is the angle between L and B
L is the length of the conductor
I is current flowing through it
B is a Uniform magnetic field

Векторная форма

Векторная форма формулы для нахождения силы, действующей на проводник с током, имеет вид

Особые случаи

Несколько особых случаев для нахождения силы на переносе тока:

Случай I

Когда sin θ = 0 (минимум), т. е. θ = 0° или 180°, то сила, действующая на элемент тока в магнитном поле, равна нулю (минимум).

Ф = 0

Элемент тока в магнитном поле не испытывает никакой силы, если ток в нем коллинеарен полю.

Случай 2

Когда sin θ = 1 (максимум), т. е. θ = 90°, то сила, действующая на элемент тока в магнитном поле, максимальна (=ILB).

F = ИЛБ

Направление силы всегда перпендикулярно плоскости, содержащей а также

Правило левой руки Флеминга

Одним из важных правил, используемых в электростатике, является правило левой руки Флеминга. В нем говорится, что если указательный, средний и большой пальцы левой руки напряжены взаимно перпендикулярно друг другу так, что указательный палец находится в направлении магнитного поля, а средний палец - в направлении тока, то большой палец дает направление. силы.

Правило правой руки

Еще одно важное правило, используемое в электростатике, — правило правой руки. В нем говорится, если мы вытянем пальцы правой руки под прямым углом друг к другу. Тогда, если пальцы указывают в направлении поля и большой палец в направлении тока I, нормаль к ладони будет указывать в направлении силы.

Решенный пример силы на проводнике с током

Пример 1. По проводу длиной 0,1 см в магнитном поле 0,5 Тл протекает ток силой 1 А. Рассчитайте силу, действующую на провод, когда он образует угол (i) 90° (ii) 0° по отношению к магнитному полю.

Решение:

(i) For an angle of 90°

F = ILBsinθ
   = 1×0.1×0.5×sin90°
F = 0.05 N  

(ii) For angle 0°

F = ILBsinθ 
   = 1×0.1×0.5×sin0°
F = 0N

Пример 2: Проводник с током длиной 0,5 см с током 2 А помещен под углом 30° в магнитное поле 0,3 Тл. Вычислите силу, действующую на него.

Решение:

Given:

L = 0.5 cm, I = 2A, B = 0.3T and θ = 30°

F = ILBsinθ
F = 2×0.5×0.3×sin30°
   = 0.3/2

F = 0.15N

Пример 3: Найдите длину проводника с током 3 А, помещенного под углом 90° в магнитное поле 0,5 Тл с действующей на него силой 0,3 Н.

Решение:

Given:

I = 3A, B = 0.5T, F =0.3N and θ = 90°

F = ILBsinθ
0.3 = 3×L×0.5×sin90°
L = 0.3/1.5

L = 0.2cm

Пример 4. Под каким углом проводник с током длиной 0,6 см с током 2 А находится в магнитном поле 0,2 Тл с действующей на него силой 0,24 Н?

Решение:

Given:

L = 0.6cm, I = 2A, B = 0.2T and F=0.24N

F = ILBsinθ
0.24 = 2×0.6×0.2×sinθ
1 = sinθ

θ = 90°   

Часто задаваемые вопросы о воздействии силы на проводник с током

Вопрос 1: Укажите правило левой руки Флеминга.

Отвечать:

Fleming’s Left Hand Rule states that,

“Stretch the forefinger, central finger, and thumb of the left hand mutually perpendicular.Then if the forefinger points in the direction of the field (), the central finger in the direction of current I, the thumb will point in the direction of the force.”

Вопрос 2: Когда сила, действующая на проводник с током, максимальна и составьте уравнение силы.

Отвечать:

The force acting on the current-carrying conductor is maximum when θ = 90° and the equation of force is 

F = ILB.

Вопрос 3: Запишите векторную форму силы, действующей на проводник с током.

Отвечать:

Vector form for the force acting on the current-carrying conductor is given by:

Вопрос 4: Когда сила, действующая на проводник с током, равна нулю.

Отвечать:

When the angle between the length of the current-carrying conductor and the magnetic field is 0° i.e., both current-carrying conductors are collinear then force F =0.

Вопрос 5: Что такое сила Лоренца?

Отвечать:

Force acting on a charge moving in a magnetic field is called Lorentz force. It is given by:

F = qvBsinθ

Связанные ресурсы

• Coulomb’s Law
• Static Electricity Formula
• Electric Field Lines