Работа при перемещении проводника с током в магнитном поле. Магнитный поток.

Так как на проводник с током в магнитном поле действуют силы, то, очевидно, при перемещении этого проводника будет совершаться работа. Выясним, чем определяется эта работа.

Присоединим два медных стержня к источнику электрической энергии (рис. 22.19) и замкнем их подвижным проводником l. Тогда в цепи пойдет ток I. Создадим в окружающем пространстве перпендикулярное к плоскости контура однородное магнитное поле с индукцией В (на рис. 22.19 линии индукции направлены на читателя и изображены точками). На проводник l будет действовать сила Ампера FA, и он начнет перемещаться вправо (покажите, что вправо). Подсчитаем работу при перемещении проводника l на расстояние b.

магнитный поток

Поскольку в рассматриваемом случае направления силы и перемещения совпадают и так как FA=ВIl, то имеем:

A=FAb=BIlb

Если площадь, охваченную замкнутой цепью (рис. 22.19), при начальном положении проводника l обозначить через S1 а при его конечном положении—через S2, то ΔS= S2— S1 есть изменение площади, охваченной током, при перемещении проводника l. На рис. 22.19 видно, что ΔS = lb, поэтому:

А=IВ ΔS.

Обозначив произведение BS через Ф (греч. «фи»), получим:

ВΔS = B(S2— S1)=BS2—BS12—Ф1=ΔФ.

Итак, работа при перемещении проводника с током в магнитном поле выражается формулой

А = IΔФ. (22.10)

Выясним физический смысл величины Ф. Поскольку значение В численно равно количеству линий индукции, проходящих через единицу площади SꞱ, перпендикулярной к ним, то Ф=BSꞱесть общее число линий индукции магнитного поля пронизывающих площадь SꞱ, если индукция В во всех точках поверхности SꞱодинакова. Величину Ф принято называть магнитным потоком или потоком вектора В через поверхность SꞱ.

Итак, при однородном поле магнитный поток измеряется произведением В на SꞱ:

Ф=ВSꞱ (22.11)

Заметим, что магнитный поток Ф является скалярной величиной. Выведем единицу магнитного потока в СИ:

Ф = 1 Тл*1 м2=1 Тл*м2=1 кг*м2/ (с2*А) = 1 Вб.

В СИ за единицу Ф принят вебер (Вб). Вебер — это магнитный поток, который пронизывает перпендикулярную линиям индукции поверхность в 1 м2 при индукции магнитного поля на ней в 1 Тл.

Заметим, что по формуле (22.10) можно подсчитать работу, совершаемую при повороте контура с током в магнитном поле (ΔФ означает изменение магнитного потока, пронизывающего контур).