Случай прямолинейного проводника во внешнем магнитном поле.
Однако, иногда применяется и другой подход к анализу и расчету сил, действующих в электромагнитных механизмах. Именно, иногда исходят из рассмотрения сил действующих на отдельный участок проводника, несущего ток и расположенного во внешнем магнитном поле. Ниже (§ 117) будет дана зависимость, позволяющая рассчитывать силу, действию которой подвергается каждый элемент длины такого проводника. Здесь же мы отметим лишь, что случай „одного проводника" (схематический рис. 170) нисколько не отличается по существу явления от рассмотренных выше случаев одного или нескольких контуров, так как проводник, несущий ток, всегда является лишь частью некоторого контура, некоторой замкнутой электрической цепи. Стало быть, и к этому случаю все указанные выше формулировки полностью приложимы, т. е. электромагнитная сила и в этом случае определяется из основного соотношения (119):
Случай проводника с током, расположенного в поле постоянного магнита, не отличается принципиально от случая, когда два
проводника расположены один в поле другого или когда „магнитный полюс" помещен в поле тока Следовательно, и явление взаимодействия токов, или явление действия тока на “магнитную массу" m и тому подобные взаимодействия, также вполне охватывается приведенными выше формулировками. Мы и в праве поэтому утверждать, что качественные и количественные соотношения, известные под именем правила Ампера, закона Био-Савара и т. д. которыми иногда характеризуются эти явления, является следствиями того основного соотношения, которое дано Максвеллом для электромагнитной силы. Короче говоря, электромагнитная сила, определяемая наиболее общим выражением
f=дTe/дg
есть основная механическая сила, проявление которой наблюдается во всех случаях электромагнитных взаимодействий.
Воспользуемся примером, представленным на рисунке 170, для внесения большей отчетливости в понимание формулировки, говорящей о стремлении к охвату наибольшего внешнего потока.
Проводник АB, помещенный во внешнее поле и несущий ток (направление поля и тока показано на рисунке 170 стрелками), будет подвержен действию силы, направление которой, в данном случае — влево, определяется только взаимной ориентировкой поля и тока и не зависит от того, как расположен контур, частью которого является проводник АВ. Между тем, с точки зрения формулировки, говорящей об охватываемом внешнем потоке, получается кажущееся противоречие. Если контуром, часть которого составляет ароводник АВ. является контур ABC (рис. 171), то при движении проводника АВ влево, внешний поток, охватываемый контуром, увеличивается.
Если же таким контуром служит контур ABC, то дви-
жение проводника AB влево дает, как будто, уменьшение внешнего потока, охватываемого контуром Кажущееся противоречие разъясняется, если мы примем во внимание направление собственного поля каждого контура. Для контура ABC это направление (H) совпадает с направлением внешнего потока; собственное же поле контура ABC' (H') противоположно направлению внешнего потока. Согласно основному условию, мы должны называть положительным (или пронизывающим контур с положительной стороны) внешний поток, совпадающий по направлению с собственным полем контура, и отрицательным (пронизывающим с отрицательной, стороны)— внешний поток обратного направления, „Увеличение потока" необходимо понимать алгебраически: уменьшение отрицательного потока равносильно увеличению положительного. В таком случае никакого противоречия основной формулировке никогда не может быть. Во всяком случае во избежание каких бы то нибыло недоразумений, можно представить соответствующую формулировку в таком виде: всякий контур с током, помещенный во внешнее магнитное поле, стремится переместиться таким образом, чтобы внешний поток, пронизывающий его с положительной стороны, был наибольшим.