При исследовании магнитного поля часто используется замкнутый плоский контур с током (рамка с током), линейные размеры которого малы
| Рисунок 1.6 - Рамка с током
|
по сравнению с расстоянием до токов, образующих данное поле. Ориентация контура в пространстве определяется направлением нормали к контуру (рис.1.6). Нормаль строится по правилу правого винта: если головку винта вращать в направлении тока, то движение его острия совпадает с направлением n. На каждый элемент тока в рамке действует сила Ампера, и под действием этой силы магнитное поле поворачивает рамку таким образом, чтобы нормаль к ней располагалась вдоль линий магнитной индукции В. Кстати, так же располагается и стрелка компаса (рис.1.7). Рассчитаем силы, действующие на каждую из четырех сторон рамки. Для простоты будем считать, что стороны
в и
d перпендикулярны В (рис.1.8 а). Силы
и
, приложенные к проводникам
а и
с, численно равны
| Рисунок 1.7 - Ориентация рамки в магнитном поле
|
и направлены вдоль вертикальной оси рамки в противоположные стороны, поэтому они полностью уравновешивают друг друга: F
2 =F
4=I
a B. Силы
и
, действующие на прямолинейные проводники
в и
d, направлены перпендикулярно плоскости рисунка в противоположные стороны (на рис.1.8 б показан вид рамки сверху) и по закону Ампера численно равны:
Силы
и
создают вращающий момент
, который поворачивает рамку. Модуль этого вектора М = 2F
1 l, где
l =
а sinβ (β – угол между направлением магнитной индукции поля В и нормалью к рамке). Воспользовавшись вышеприведенным выражением для силы F
1, получим М = 2I
a 
Вsinβ = ISBsinβ, где S =
a в- площадь рамки.
| Рисунок 1.8 а – рамка в магнитном поле; б – вид рамки сверху
|
Данную формулу можно преобразовать, введя понятие магнитного момента
рамки с током (или контура с током).
