Механічні сили в магнітному полі

Розглянемо n контурів з електричними струмами (рис. 10.21). Навколо цієї системи існує магнітне поле. Контури з електричними потоками будуть відчувати
на собі силову дію. Ці сили
називаються електромагнітними або електродинамічними.

Нехай під впливом сили f_g за час dt здійснюється переміщення одного із контурів на відстань dg в напряму сили f_g, де g – узагальнена координата.

Тоді джерела віддадуть контурам додаткову енергію

Енергія витрачається на переміщення контурe на відстань dg та зміну енергії магнітного поля, тобто

.

Звідси одержуємо формулу для електромагнітної сили

.

Розглянемо два випадки.

1-й випадок. Потокозчеплення не змінюється , тобто

.

Тоді

.

Переміщення відбувається за рахунок запасу енергії в магнітному полі.

2-й випадок. Струм в контурах не змінюється, тобто . В цьому випадку енергія магнітного поля дорівнює

,

а так як , то приріст енергії магнітного поля здійснюється за рахунок зміни потокозчеплення

.

Тоді електромагнітна сила дорівнює

.

Таким чином

Механічна сила , яка прагне змінити положення контуру, дорівнює збільшенню енергії магнітного поля за рахунок енергії джерела.

В загальному випадку:

, .

Прикладом одинокого контуру з постійним магнітним потоком є вимірювальний пристрій електромагнітної системи, який складається з нерухомої котушки, в яку втягується осердя.

Прикладом системи з двох контурів з електричними струмами є вимірювальний пристрій електродинамічної системи. Він має нерухому та рухому котушки.