Koko luentomoniste - FMI
Koko luentomoniste - FMI
Koko luentomoniste - FMI
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
5.4. VIRTASILMUKAN MAGNEETTIMOMENTTI 67<br />
Tämän on oltava voimassa pinnan valinnasta riippumatta, joten pinta voidaan<br />
siirtää virtajakautuman ulkopuolelle eli integraalin on oltava nolla.<br />
Sama pätee kaikille komponenteille, joten jäljelle on jäänyt Ampèren laki<br />
differentiaalimuodossa<br />
∇ × B = µ 0 J (5.45)<br />
joten<br />
∮<br />
C<br />
S<br />
B · dl = µ 0<br />
∫<br />
S<br />
C<br />
J · n dS = µ 0 I (5.47)<br />
Integraalimuotoon Ampèren laki saadaan käytämällä Stokesin lausetta muodossa<br />
∫<br />
∮<br />
∇ × B · n dS = B · dl (5.46)<br />
Siis suljettua lenkkiä pitkin integroitu magneettivuon tiheys on µ 0 kertaa<br />
lenkin läpi kulkeva kokonaisvirta. Tätä tulosta kutsutaan Ampèren<br />
kiertosäännöksi (vrt. sähköstatiikan Gaussin laki). Sen avulla voi laskea<br />
suoraan magneettikentän sopivissa symmetrisissä tapauksissa. Integraaleissa<br />
on muistettava, että pinnan S normaalivektori n määrittelee oikeakätisesti<br />
käyräalkion dl.<br />
Esimerkki. Kenttä toroidikäämin sisällä<br />
Tarkastellaan toruksen ympärille kierrettyä käämiä (N kierrosta). Kentän<br />
voidaan päätellä (HT) olevan sylinterikoordinaateissa ilmaistuna muotoa<br />
B = B(r, z)e φ , missä φ on toruksen keskipistettä kiertävä kulma ja r etäisyys<br />
toruksen keskipisteestä toruksen sisällä olevaan pisteeseen. Sovelletaan Ampèren<br />
kiertosääntöä pitkin r-säteistä ympyrää toruksen sisällä:<br />
∮<br />
B · dl = B(r, z)2πr = µ 0 NI (5.48)<br />
C<br />
joten kenttä riippuukin vain radiaalietäisyydestä:<br />
B = µ 0NI<br />
2πr e φ (5.49)<br />
Toroidin ulkopuolella magneettikenttä on nolla, sillä geometrian perusteella<br />
B = B(r, z)e φ ja lenkin läpäisevä virta on nolla.<br />
5.4 Virtasilmukan magneettimomentti<br />
Tarkastellaan virtajohdinta, joka muodostaa suljetun silmukan C. Tällöin<br />
koko silmukkaan vaikuttaa voima 5.28<br />
∮<br />
F = I dl × B (5.50)<br />
C