Vật lý

Lực từ lên dây dẫn


Bất cứ khi nào một điện tích được đặt dưới ảnh hưởng của từ trường, nó sẽ trải qua một tương tác có thể làm thay đổi chuyển động của nó. Nếu từ trường trong câu hỏi là đồng đều, chúng ta đã thấy rằng sẽ có một lực tác dụng lên điện tích với cường độ ở đâu là góc tạo thành trong mặt phẳng giữa các vectơ vận tốc và từ trường. Hướng và hướng của vectơ sẽ được đưa ra bởi quy tắc bàn tay phải phẳng.

Nếu chúng ta tưởng tượng một dây dẫn mang dòng điện, sẽ có các electron tự do di chuyển qua mặt cắt ngang của nó với tốc độ . Tuy nhiên, hướng được áp dụng cho vectơ vận tốc, trong trường hợp này, là hướng thực tế của dòng điện ( có cùng ý nghĩa của hiện tại). Để dễ hiểu người ta có thể tưởng tượng rằng các electron tự do là điện tích dương.

Vì tất cả các electron tự do đều có điện tích (mà theo giả định được chấp nhận hoạt động như thể nó dương), khi dây dẫn tiếp xúc với từ trường đều, mỗi electron sẽ bị tác động bởi một lực từ.

Nhưng nếu chúng ta xem xét một đoạn dây nhỏ thay vì chỉ là một điện tử, chúng ta có thể nói rằng sự tương tác sẽ tiếp tục bị chi phối bởi Trong đó Q là tổng điện tích trong đoạn dây, nhưng vì chúng ta có một chiều dài di chuyển của mỗi electron trong một khoảng thời gian nhất định, nên chúng ta có thể viết vận tốc là:

Bằng cách thay thế giá trị này trong chúng ta sẽ có lực từ trong đoạn, được biểu thị bằng ký hiệu :

Nhưng chúng tôi biết rằng cho biết cường độ dòng điện trong dây, sau đó:

Là biểu hiện này được gọi là Luật nguyên tố Laplace.

Hướng và hướng của vectơ vuông góc với mặt phẳng xác định bởi các vectơ và có thể được xác định theo quy tắc của bàn tay phải phẳng, chỉ ngón cái theo hướng của dòng điện và các ngón khác theo hướng của vectơ. .

Tìm hiểu thêm

Nếu chúng ta muốn xác định lực từ tác dụng lên dây dài (với kích thước không đáng kể), chúng ta phải tạo độ dài nhỏ hơn và nhỏ hơn và tính tổng các vectơ trong mỗi , để toàn bộ sợi được mô tả, một cách nâng cao để thực hiện phép tính này là sử dụng tích phân dòng.

Đối với trường hợp cụ thể trong đó dây dẫn là trực tràng, tất cả các vectơ sẽ bằng nhau, vì vậy chúng ta có thể viết lại định luật sơ cấp của Laplace như .