Moment magnetyczny obwodu

Ikona obiektów Ramka z prądem w polu magnetycznym

Przeanalizujemy działanie pola magnetycznego o indukcji na przewodnik w kształcie prostokątnej ramki o bokach a i b, przez który płynie prąd elektryczny o natężeniu I. Ramka ta ustawiona jest w taki sposób, że normalna do płaszczyzny obwodu tworzy kąt z kierunkiem indukcji magnetycznej .

 

Ogólnie wiemy, że na przewodnik, w którym płynie prąd elektryczny działa siła elektrodynamiczna:

 

Wypadkowa siła działająca na ramkę stanowi sumę sił działąjących na poszczególne boki. W naszym przypadku siły te są skierowane na zewnątrz ramki. Siły działają wzdłuż jednej prostej, są równe co do wartości, ale mają przeciwne zwroty, zatem będą się równoważyć. Na dwa pozostałe boki działają siły skierowane prostopadle do linii pola magnetycznego. Wartości tych sił są równe i wynoszą:

Siły te tworzą parę sił o momencie

Jeżeli przez S oznaczymy powierzchnię ramki , to wówczas powyższy wzór zapiszemy następująco:

Natomiast wektorowo:

- wektor powierzchni prostopadły do płaszczyzny ramki, o wartości równej polu powierzchni tej ramki, zwrot tego wektora zależy od kierunku prądu i jest wyznaczany za pomocą reguły śruby prawoskrętnej.

Ramce z prądem przyporządkowujemy moment magnetyczny.


Ikona obiektów Moment magnetyczny

Momentem magnetycznym nazywamy iloczyn natężenia prądu i wektora powierzchni rozpiętej na danym obwodzie z prądem:

Wektor momentu magnetycznego ma kierunek prostopadły do płaszczyzny, a zwrot zależy od kierunku prądu w obwodzie.


Korzystając z definicji momentu magnetycznego, wyrażenie określające moment siły działający na ramkę z prądem możemy przedstawić w postaci:

i wektorowo:

Zjawisko oddziaływania pola magnetycznego na przewodnik z prądem zostało wykorzystane przy budowie silnika elektrycznego oraz magnetoelektrycznych przyrządów pomiarowych.

Ikona obiektów Bibliografia

Gieworkian R.G., Szepiel W.W. "Fizyka" str.351-354

Herman M., Kalestyński A., Widomski L. "Podstawy fizyki dla kandydatów na wyższe uczelnie" str.321-322

Jeżewski M. "Fizyka" str.429-432