載流導體在磁場中的受力


當載流導體垂直放置於磁場中時,會發現導體上會受到一個力的作用,該力的方向垂直於磁場方向和電流方向。

解釋

考慮一根通有 I 安培電流的直導體。如果磁通密度為 B,導體的有效長度為 l,導體與磁場方向的夾角為 θ。

實驗發現,作用在導體上的力 (F) 的大小與以下因素成正比:

  • 磁通密度 (B),

  • 導體中的電流 (I),以及

  • 角度 θ 的正弦值,即 sinθ。

因此,

$$\mathrm{\mathit{F\propto BIl\:sinθ}}$$

$$\mathrm{\Longrightarrow \mathit{F= K BIl\:sinθ}}$$

其中,k 為比例常數,在 SI 單位制中其值為 1。因此,

$$\mathrm{\mathit{F = BIl\:sinθ}\:\:\:\:\:\:...(1)}$$

  • 情況 1 - 當 θ = 0° 或 180° 時,sin θ = 0,因此,

    $$\mathrm{\mathit{F }= 0\:\:\:\:\:\:...(2)}$$

  • 情況 2 - 當 θ = 90° 時,sin θ = 1,因此,

    $$\mathrm{\mathit{F=BIl}\:\:\:\:\:\:...(3)(即 F 最大)}$$

數值示例

一根長 0.5 米的直導線通有 150 安培的電流,並且與 2.5 韋伯/米2的均勻磁場成 60° 角。求當 (a) 導線處於給定位置時,(b) 導線處於與磁場垂直的位置時,導體上的機械力。

解答

  • 當導線與磁場成 60° 角時

      $$\mathrm{\mathit{F=BIl\:sinθ}=2.5\times150\times0.5\times sin60=162.38N}$$

  • 當導線與磁場垂直時

    $$\mathrm{\mathit{F=BIl}=2.5\times150\times0.5=187.5N}$$

更新於: 2021-07-23

735 次瀏覽

開啟你的 職業生涯

透過完成課程獲得認證

開始學習
廣告

© . All rights reserved.