§7 Контур з струмом в зовнішньому магнітному полі.

1. Момент сил, що діють на контур зі струмом в зовнішньому однорідному полі

ab=S

(6.13)

Таким чином, на кільце з струмом в магнітному полі з індукцією діє обертальний механічний момент.

,

Висновок:

В зовнішньому магнітному полі елементарний контур з струмом поводить себе так само, як і елементарний диполь в зовнішньому електричному полі: він буде повертатися до положення стійкої рівноваги, при якому .

1Тл дорівнює магнітній індукції такого однорідного магнітного поля, в якому на плоский контур з струмом з магнітним моментом на 1Ам² діє максимальний обертальний момент, що дорівнює 1Нм.

2. Потенціальна енергія контура зі струмом в магнітному полі

Якщо контур з струмом повертається в початковий стан, він повертає одержану енергію, виконуючи при цьому роботу над оточуючими тілами.

Отже, потенціальна енергія контура зі струмом:

,

const=0, W_p=-p_mBcos,

(6.14)

Окремі випадки:

1) , =0, M=0  це умова рівноваги,

W_p=W_p^min=-p_mB ­­ мінімальна енергія.

Отже, це положення стійкої рівноваги

2) , =/2, M=p_mB,

W_p=0.

3) , =, M=0,

W_p=W_p^max=p_mB – положення нестійкої рівноваги.

3. Контур зі струмом в неоднорідному магнітному полі

Розглянемо замкнутий контур в неоднорідному полі. Виділимо елемент струму . По закону Ампера:

 контур має переміщуватись. Результуюча сила:

Вираз в дужках – міра неоднорідності магнітного поля.

F=F_x

(6.15)

- ця функція характеризує силу, що діє на контур з струмом в неоднорідному полі.

p_m>0 (за визначенням),  напрямок сили залежить від cos

Якщо  cos>0  F_x>0  контур буде рухатись в ділянку сильного поля.

Якщо  F_x=0  такий контур рухатись не буде.

Якщо  cos<0  F_x<0  контур буде рухатись в ділянку слабкого поля.

Висновок:

В зовнішньому неоднорідному магнітному полі контур з струмом буде втягуватись в ділянку сильного поля, якщо зорієнтований за полем ( ), і буде виштовхуватись в ділянку слабкого поля, якщо зорієнтований проти поля ( ).

4. Робота під час переміщення контура з струмом в магнітному полі

Р озглянемо ділянку замкненого контура. Виділимо елемент струму .

Для того, щоб перемістити контур з струмом на , треба виконати роботу:

(6.16)

Робота, що виконується силами Ампера при переміщенні елемента струму в магнітному полі, дорівнює добутку сили струму на елементарний магнітний потік крізь поверхню, що утворюється при переміщенні елемента .

(6.17)

Робота амперових сил дорівнює добутку сили струму на приріст магнітного потоку крізь поверхню, що спирається на контур.

Розділ 7. Фундаментальні властивості магнітного поля.