Рамка с током в неоднородном магнитном поле

Рис. 8.12

Пусть рамка abcd с током находится в неоднородном магнитном поле, созданном постоянным магнитом (рис. 8.12). Пусть ток в рамке направлен таким образом, что созданное им поле совпадает по направлению с полем постоянного магнита .

Рассмотрим силы Ампера и , действующие на проводники ad и bc (рис. 8.13).

Рис. 8.13

Рис. 8.14

Если посмотреть на рамку abcd сбоку, то силы и , действующие на верхнюю и нижнюю стороны, будут выглядеть так, как показано на рис. 8.14. Силы и удобно представить в виде суммы двух составляющих векторов: и . Силы и будут растягивать рамку, а силы и – втягивать рамку в область более сильного поля, т.е. к северному полюсу постоянного магнита.

Проведя аналогичные построения, нетрудно убедиться, что такие же «втягивающие» составляющие будут иметь силы, действующие на вертикальные стороны abи cd(для этого достаточно посмотреть на рамку сверху). Это позволяет нам сделать вывод, что рамка с током, помещенная в неоднородное магнитное поле, будет втягиваться этим полем в область, где поле «сильнее», т.е. в ту область, где линии магнитной индукции «гуще».

Читатель: А если направление поля рамки и направление внешнего однородного поля не совпадают?

Автор: Тогда поле сначала развернет рамку так, чтобы направление поля рамки совпадало с направлением внешнего поля, а затем втянет ее в область более сильного поля.

Читатель: А если поместить в неоднородное поле магнит или кусок железа?

Автор: С этого мы начинали наш разговор о магнетизме в § 7. Магниты притягиваются разноименными полюсами, а железо притягивается к тому полюсу, который ближе, так как при намагничивании магнитное поле куска железа совпадает с направлением внешнего поля. В том, что рамка с током и постоянный магнит во внешнем поле ведут себя одинаково, нет ничего удивительного, так как магнитные поля рамки с током и магнитное поле постоянного полосового магнита очень похожи.

Читатель: Получается, что в однородном магнитном поле постоянный магнит будет только поворачиваться так, чтобы встать вдоль поля, а втягиваться он никуда не будет?

Автор: Конечно! Именно так ведет себя магнитная стрелка в магнитном поле Земли.

СТОП! Решите самостоятельно: В8–В11, С6–С8.