Вращение рамки с током в магнитном поле

Принцип работы электродвигателя.

Если по проволочной рамке в магнитное поле пропустить эл ток, то рамка (контур с током) вращается. Это явление лежит в основе работы электродвигателя.

Рисунок 1.

Вращение рамки происходит вследствие действия силы Ампера на проводник с током.

1. Магнитный момент контура с током.

Магнитный момент

. (8)

- сила тока в контуре, - площадь поверхности, охватываемой контуром.

– вектор, направленный перпендикулярно поверхности контура (по «нормали» к его поверхности) и связанный с направлением тока в нем правилом правого винта.

Рис.3, а).

Рис.3, б) Рис.3, в)

2. Вращающий (крутящий) момент , действующий на рамку с током.

Сила Ампера, действующая на правую сторону рамки:

= .

Такая же сила действует на левую сторону рамки.

Две силы, равные по величине и противоположно направленные, создают вращающий момент:

,

который стремится развернуть плоскость рамки перпендикулярно полю.

Т.к. , , то

.

- площадь контура (рамки).

- магнитный момент контура с током.

, (9)

- угол между нормалью к плоскости рамки и вектором магнитной индукции (то есть угол между магнитным моментом и вектором ).

Через векторное произведение:

= .

Если рамка расположена вдоль поля, то вращающий момент максимален. = .

Если рамка перпендикулярна полю, то .

Пара сил стремится установить рамку перпендикулярно силовым линиям поля.