Δύναμη σε ένα καλώδιο που μεταφέρει ρεύμα σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο

Κάθε φορά που ένα φορτίο κινείται, υποφέρει από ένα πεδίο δύναμης. Δημιουργεί μια δύναμη, η οποία είναι φυσιολογική στην κίνησή του. Αυτή η ιδιότητα φόρτισης καλύπτει πολλά πεδία, για παράδειγμα, αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται στην κατασκευή κινητήρων οι οποίοι διαδοχικά είναι χρήσιμοι για τη δημιουργία μηχανικών δυνάμεων. Αυτές οι δυνάμεις αντιπροσωπεύονται από τον κανόνα του δεξιού αντίχειρα και δίνονται από τα διανυσματικά γινόμενα. Όταν ένα καλώδιο μεταφοράς ρεύματος εκτίθεται στη ροή, δέχεται επίσης δυνάμεις επειδή τα τέλη κινούνται μέσα στον αγωγό. Σε αυτό το πλαίσιο, θα δούμε τη δύναμη μεταξύ δύο παράλληλων καλωδίων που μεταφέρουν ρεύμα σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο.

Δύναμη σε κινούμενο φορτίο σε μαγνητικό πεδίο :

Η δύναμη που βιώνει ο αγωγός δίνεται από τον κανόνα του δεξιού αντίχειρα. Μπορούμε να υπολογίσουμε τη δύναμη σε έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα και τη δύναμη μεταξύ δύο παράλληλων καλωδίων βοηθώντας με αυτόν τον κανόνα. Αυτή η δύναμη μπορεί να προσδιοριστεί λαμβάνοντας μια ποσότητα μαγνητικής έλξης στα μοναδικά φορτία. Θεωρήστε ένα μόνο φορτίο που κινείται με ταχύτητα μετατόπισης vd. Η ακόλουθη δύναμη  δρα σε  αυτήν τη χρέωση που δίνεται από 

F=qvBsin

Ας υποθέσουμε ότι το πεδίο δύναμης Β είναι ομοιόμορφο στο μήκος «l» του σύρματος και μηδενικό όπου αλλού. ολόκληρη η μαγνητική έλξη στο σύρμα, λαμβανομένων υπόψη όλων των πραγμάτων, θα δοθεί από,F=qvBsin

Εφόσον κάθε φόρτιση κινείται με ισοδύναμη ταχύτητα, η εξαντλητική δύναμη μπορεί να επανασυντεθεί ως,F=qvBsinN

Όπου N είναι η ποσότητα των φορτίων που πλήττονται από τη ροή. Ας υποθέσουμε ότι το "n" είναι ότι η ποσότητα των μεταφορέων φορτίου ανά μονάδα όγκου των μεταφορέων και το "V" είναι ο όγκος του πεδίου του σύρματος όπου ενεργεί το πεδίο δύναμης.

N=nV

Έτσι,  FqvBsin()(nV)

F=qvBsin()nv

Ομοίως, εφόσον το σύρμα είναι ομοιόμορφο το V =Al, όπου An είναι η περιοχή διατομής και l είναι το μήκος του σύρματος υπό ροή. Συνδέοντας αυτήν την εκτίμηση η συνθήκη,F=qvBsin()nAl

Το γνωρίζουμε,

nqAv=i

Άρα η εξίσωση γίνεται F=ilBsin()

Αυτή η δύναμη δίνεται από τη διανυσματική μορφή F=i(LB)

Μαγνητικό πεδίο λόγω ρεύματος σε ευθύ καλώδιο :

Καθώς τα φορτία κινούνται μέσα στον αγωγό, δημιουργείται ένα πεδίο δύναμης από ένα σύρμα που μεταφέρει ρεύμα. Αυτό ελέγχεται περαιτέρω καλά  με ένα απλό πείραμα διατήρησης μιας πυξίδας κοντά σε οποιοδήποτε καλώδιο μεταφοράς ρεύματος. Διατίθενται διάφοροι τύποι και σχήματα αγωγών που μεταφέρουν ρεύμα. Το παραγόμενο πεδίο επηρεάζεται από τη μορφή του αγωγού. Για να μάθουμε και να καταλάβουμε περισσότερα, πρέπει να περάσουμε από τη δύναμη μεταξύ των παράλληλων καλωδίων.

Μαγνητικά πεδία λόγω κινούμενων φορτίων:

Ένα πεδίο παράγεται πάντα από κινούμενα φορτία. Τα φορτία εκτελούνται πάντα μέσα σε έναν αγωγό που μεταφέρει ρεύμα και τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται γύρω τους από τέτοιους αγωγούς. Ο τομέας που παράγεται από αυτές τις χρεώσεις θα απεικονιστεί. Ο κανόνας του δεξιού αντίχειρα χρησιμοποιείται για να παρέχει την κατεύθυνση της μαγνητικής ροής. Σε αυτόν τον κανόνα του δεξιού αντίχειρα, η κατεύθυνση του ρεύματος υποδεικνύεται από τον αντίχειρα. Και η κατεύθυνση του πεδίου γύρω από το καλώδιο υποδεικνύεται από τα άλλα τέσσερα κατσαρά δάχτυλα.

Νόμος Biot-Savart :

Ένα μαγνητικό πεδίο δημιουργείται πάντα γύρω από ένα καλώδιο μεταφοράς ρεύματος. Η ένταση, σε οποιοδήποτε σημείο, σε αυτό το μαγνητικό πεδίο μπορεί να ληφθεί με τη βοήθεια του «Νόμου του Biot-Savart».

Η σχέση του Biot-Savart μεταξύ ηλεκτρικού ρεύματος και μαγνητικού πεδίου δίνεται από το

Μαγνητικό πεδίο λόγω ευθύγραμμου καλωδίου μεταφοράς ρεύματος : 

Έστω ΑΒ ένας άπειρος μακρύς αγωγός μέσω του οποίου ρέει I ποσότητα ρεύματος. Από το κέντρο του αγωγού, έστω ένα σημείο P. Θεωρήστε ότι dl είναι το μικροσκοπικό στοιχείο που μεταφέρει ρεύμα στο σημείο c σε απόσταση r από το σημείο p. α είναι η γωνία μεταξύ r και dl. l είναι το κενό μεταξύ του κέντρου του πηνίου και του στοιχειώδους μήκους dl. Από το νόμο biot-savart, το πεδίο δύναμης λόγω του στοιχείου μεταφοράς ρεύματος dl στο σημείο P είναι

Από τις παραπάνω τρεις εξισώσεις, 

B=μ[sin⁡(θ1)+sin⁡(θ2)]/4

Συμπέρασμα:

Όπως γνωρίζουμε, ένα καλώδιο που μεταφέρει ρεύμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω του το οποίο παράγει τη μαγνητική δύναμη. Θα τα προβλέψουμε με τον διάσημο τύπο που έδωσε ο Φλέμινγκ. Ως εκ τούτου, η δύναμη μεταξύ δύο παράλληλων καλωδίων περιγράφεται καλύτερα στα παραπάνω.