§ 110. Случай контура с током во внешней магнитном поле.

Рассмотрим еще один пример, именно, движение контура во внешнем постоянном магнитной поле. Допустим, для простоты, что это поле создается постоянным магнитом NS (рисунки 167, 168, 169), а контур представляет собою помещенный между полюсами этого магнита жесткий кольцеобразный проводник, постоянный ток в ко­тором может поддерживаться некоторым внешним источником.

Предположим, что в первый момент тока в контуре нет и контур расположен так, как указано на рисунке 167. При прохождении по контуру электрического тока поле постоянного магнита исказится под действием магнитного поля тока. Картина последовательных стадий процесса преобразования поля в результате взаимодействия поля тока с полем постоянного магнита была подробно разобрана я главе 1. Рисунок 168 дает схематическое изображение окончатель­ной картины поля, если проводник не может двигаться. Если же предоставить контуру свободу движения, то, как непосредственно видно из рис. 168, тяжение и боковой распор магнитных линий создадут вращающую пару, приложенную к контуру и стремящуюся повернуть его в данном частном случае в направлении, обратном направлению вращения часовой стрелки. В результате действия

подобной электромагнитной пары сил контур займет положение,

385

указанное на рисунке 169. Это положение является положением устойчивого равновесия.

Таким образом, в результате движения внешний поток, охваты­ваемый контуром, увеличивается до наибольшей возможной вели­чины, что и соответствует приведенной выше (см. § 107) формули­ровке, согласно которой всякий контур стремится охватить наиболь­ший внешний для него поток. Увеличение внешнего потока, сце­пляющегося с данным контуром, равносильно увеличению коэффициентов взаимной индукции этого контура и всех элементарных внутриатомных электрических цепей магнита. Но мы знаем, что полная электрокинетическая энергия рассматриваемой системы со­стоящей из подвижного контура с током и магнита, выразится следующим образом (см. § 106):

Внешний поток, т. в. поток взаимной индукции, сцепляющийся с данным контуром, будет:

Возрастание этого потока, следовательно, влечет за собою, при условии i₁=const, увеличение той части электрокинетической энергии, которая определяется потоком взаимной индукции, т. е.

Таким образом, и в рассмотренной системе имеет место увели­чение электрокинетической энергии, если сила тока в контуре поддерживается постоянной с помощью внешнего источника энергии.

386

§ 111. Основная роль бокового распора и продольного тяжения магнитных линий.

Из рассмотренных нами примеров ясно, что все приведенные выше формулировки закона движений в электродинамической системе по существу являются именно лишь различными формулировками одного и того же закона, являющегося интегральным выражением тех механических свойств (бокового распора и продольного тяжения), которыми обладают магнитные линии и которые с фарадеевской точки зрения являются единственный реальным источ­ником всех обнаруживаемых в электродинамических системах механических сил электромагнитного происхождения и вызываемых ими движений. В зависимости от особенностей электродинамической системы, с которой мы имеем дело в каждом частном случае, оказывается практически более удобной та или иная формулировка: если мы имеем дело с выпуклым единичным контуром, т. е. с таким контуром, кривизна которого везде одного знака, проще всего говорить о стремлении его к увеличению охватываемой им площади; если контур расположен во внешнем магнитном поле,— наиболее удобна формулировка, гласящая о стремлении к охвату наибольшего внешнего потока. Именно, эта формулировка часто находит себе применение при рассмотрении электродинамических взаимодействий в электрических машинах, так как всякая электри­ческая машина представляет собою более или менее сложную систему контуров (витков), расположенных во внешнем для них магнитном поле основного потока.