докладання цієї сили залежать від характеру розподілу електродинамічні сил по довжині провідників, обумовленого їх конфігурацією і взаємним розташуванням.
Як вже сказано, при другому методі електродинамічні сили визначаються щодо зміни запасу магнітної енергії струмоведучого контуру. Електромагнітне поле навколо провідників і контурів із струмом володіє певним запасом енергії. Електромагнітна енергія контуру з струмом i .
(5)
Електромагнітна енергія двох контурів, обтічних струмами i 1 і i 2
, (6)
де L 1 і L 2 - індуктивність контурів; М - взаємна індуктивність контурів.
Всякая деформація контуру (зміна розташування його елементів або частин) або зміна взаиморасположения контурів призводять до зміни запасу електромагнітної енергії. При цьому робота сил у будь-якій системі дорівнює зміни запасу енергії цієї системи:
, (7)
тут dW - зміна запасу енергії системи при деформації системи в напрямку х під дією сили F .
На вказаному законі і заснований другий метод визначення електродинамічних сил в контурах. Електродинамічна сила в контурі мулі між контурами, що діє в напрямку х , дорівнює швидкості зміни запасу енергії системи при деформації її в тому ж напрямку:
(8)
Відповідно до сказаного електродинамічна сила в контурі, обтічному струмом i
, (9)
а електродинамічна сила між двома взаємопов'язаними контурами з струмами i 1 і i 2
(10)
В
Розглянемо електродинамічні сили в найбільш простих випадках взаємного розташування провідників як при допущенні, що форма і розміри перерізівпровідників не впливають на електродинамічні сили, а струми протікають по осях провідників, так і з урахуванням форми і розмірів перетинів.
Напрямок вектора сили Ампера визначається за правилом лівої руки: вектор магнітної індукції входить в долоню, чотири пальці спрямовані уздовж струму, великий відігнутий палець покаже напрямок вектора сили. При цьому напрямок вектора магнітної індукції визначається наступним чином. Якщо дивитися вздовж провідника за напрямом струму, то вектор магнітної індукції направлений по ходу годинникової стрілки.
Модуль електродинамічні сили визначаються або за допомогою закону Ампера, або щодо зміни запасу магнітної енергії струмоведучого контуру.
1. Електродинамічні сили між паралельними провідниками нескінченної довжини
Якщо струми в паралельних провідниках спрямовані однаково, то вектори сили спрямовані назустріч один одному - провідники відчувають взаємне Притягнення. Якщо струми в паралельних провідниках спрямовані протилежно, то навпаки - провідники відштовхуються.
І для шуканої електродинамічної сили, що діє на ділянка l 1 провідника з струмом i 1 можна записати
(11)
де - відстань між провідниками.
Електродинамічні сили між провідниками, розташованими під прямим кутом.
Якщо l 2 В® ВҐ, то повна сила, що діє на провідник кінцевої довжини l 1 - r
, (12)
де r - радіус круглого провідника.
Якщо l 2 кінцева довжина, то повна сила, що діє на провідник кінцевої довжини l 1 - r
(13)
Розглянуті випадки взаємного розташування провідників паралельно один одному і під прямим кутом мають широке поширення в електричних апаратах.
2. Електродинамічні сили в круговому витку
У круговому витку з струмом i виникають радіальні сили f прагнучі збільшити його периметр, тобто розірвати виток. Електродинамічна сила, діюча на весь виток, розраховується за формулою:
В
(14)
Електродинамічна сила F x , яка прагне розірвати виток, визначається як сума горизонтальних складових сил f на чверті довжини кола:
(15)
3. Електродинамічні сили в місці зміни перетину провідника
При зміні поперечного перерізу провідника відбувається викривлення ліній струму. Так як сила dF нормальна до ліній струму, то вона нахилена в бік більшого перерізу. Цю силу можна розкласти на дві складові: поперечну стискаючу dF c ж і подовжню dF пр . Поздовжня складова, звана електродинамічної силою звуження, прагне розірвати провідник у місці зміни перерізу і спрямована від меншого перетину до більшого.
Для провідника круглого перерізу повна сила, що діє по осі провідника
(16)
