Döngü neden genişliyor?
Ders kitabımın bir örnek sorusu vardı:
"Akım taşıyan düzensiz şekilli bir halka, harici bir manyetik alanda bulunur. Tel esnekse, neden dairesel bir şekle dönüşür?"
Ve cevap şöyle:
"Belirli bir çevre için bir daire diğer şekillerden daha büyük bir alanı çevrelediği için, akıyı maksimize etmek için alana dik düzlemi ile dairesel bir şekil alır.
Ama döngünün neden akıyı maksimize etmeye çalıştığını anlayamıyorum. Ayrıca bazı yönelimlerde (döngünün yz düzleminde olduğunu ve akımın saat yönünde aktığını ve manyetik alanın pozitif x ekseni boyunca olduğunu hayal edin), kuvvet aslında döngünün merkezine doğru. O zaman çökmemeli mi?
Yanıtlar
Düzlemi dış manyetik alana dik olan düz bir yüzeyde hareket etmek için "bobinin tamamen özgür" olduğunu hayal edin.
Bobine etki eden tork ve kuvvetler, bobinin kendisini yönlendirmesini sağlar, böylece bobin içinde üretilen manyetik alan, en düşük potansiyel enerji durumu olduğundan, harici manyetik alan ile aynı yönde olur.
Bobinin "düzlemi" artık harici manyetik alana dik açıdadır ve bu nedenle bobin üzerindeki kuvvetler dışarı doğru olacaktır.
Bu kuvvetler böylece bobinin, her ikisi de sıfır olan net kuvvet ve bobin üzerindeki net tork ile kararlı bir denge durumuna ulaşmak için bir daire oluşturmasını sağlayacaktır.
Matematiksel olarak konuşursak: U = -MBcos$\alpha$ MBcos olduğunda U minimum olacaktır$\alpha$maksimum olacak. Bunun için:-
- Çünkü $\alpha$ maksimum (= 1) olmalıdır ki bu mümkün olduğunda $\alpha$ 0 °, yani B ve M arasındaki açı 0 °
- M maksimum olduğunda, bunun için: - M = NIA olduğunu biliyoruz, burada N hayırdır. Dönüşlerde, ben akan akım ve A döngünün alanıdır. Şimdi ben ve N sabit. Yani sadece alan değişebilir ve A maksimum olmalıdır. Ve bir çemberin belirli bir çevre için maksimuma sahip olduğunu biliyoruz. Böylece bobin dairesel bir şekle dönüşür.
Şimdi ikinci sorunuza gelelim: Bobin kendisini manyetik alanı ile dış manyetik alanın tersi yönde bulmuşsa ve tersine dönmeyi başaramazsa, o zaman kuvvetler içe doğru olur ve bobin kendi üzerine çökebilir, çünkü bu bu konfigürasyon için minimum potansiyel enerji durumu.
