Siła elektrodynamiczna

Skoro na cząstkę obdarzoną ładunkiem elektrycznym poruszającą się w polu elektrycznym działa siła Lorentza, to spodziewamy się, że na przewód, przez który płynie prąd umieszczony w polu magnetycznym również będzie działać pewna siła. I tak rzeczywiście jest.

Siła elektrodynamiczna (magnetyczna) – jest to siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewód elektryczny, w którym płynie prąd elektryczny.

Wzór na siłę elektrodynamiczną:

\(\vec{F}=I\vec{l}\times\vec{B}\)

gdzie:

\(F\) - wartość siły elektrodynamicznej,
\(I\) - natężenie prądu elektrycznego,
\(l\) - wartość wektora równoległego do przewodu o zwrocie zgodnym z kierunkiem prądu i o długości równej długości przewodnika,
\(B\) - wartość indukcji magnetycznej.

Z własności iloczynu wektorowego wynika, że:

\(F=BIlsin\alpha\)

gdzie:

\(\alpha\) - miara kąta między wektorem \(\vec{l}\) i wektorem indukcji magnetycznej \(\vec{B}\).

Do określania kierunku siły elektrodynamicznej można wykorzystać regułę śruby prawoskrętnej albo regułę lewej dłoni.

Jeżeli przewodnik ustawimy w kierunku zgodnym z kierunkiem linii pola magnetycznego, siła elektrodynamiczna nie powstanie.

Jednostką siły elektrodynamicznej jest niuton (1 N).

Oddziaływanie na siebie przewodników z prądem

Każdy przewodnik z prądem jest źródłem pola magnetycznego. Wiemy też, że na przewodnik z prądem w polu magnetycznym działa siła elektrodynamiczna. Zatem gdy tylko zbliżymy do siebie dwa przewodniki z prądem, powinny na siebie oddziaływać wzajemnie siłami elektrodynamicznymi.

Dwa równoległe przewodniki z prądem płynącym w tym samym kierunku przyciągają się.

Dwa równoległe przewodniki z prądem płynącym w przeciwnym kierunku odpychają się.

siła elektrodynamiczna

Dwa nieskończenie długie przewodniki z prądem przyciągają się siłą elektrodynamiczną, wyrażoną wzorem:

\(F=\frac{\mu_0I_1I_2l}{2\pi r}\)

gdzie:

\(I_1, I_2\) - natężenia prądu w przewodach 1 i 2,
\(l\) - element przewodu o długości l, na który działa siła elektrodynamiczna \(F\),
\(r\) - odległość między przewodami,
\(\mu_0\) - przenikalność magnetyczna próżni.

Siła Lorentza