載流導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈在外磁場(chǎng)中受到安培力和磁力矩的作用下發(fā)生平移和轉(zhuǎn)動(dòng),安培力就要做功。
(1) 安培力對(duì)運(yùn)動(dòng)載流導(dǎo)線(xiàn)做的功
長(zhǎng)為l的載流直導(dǎo)線(xiàn)ab與兩平行金屬導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路,回路中的電流i保持恒定。垂直于回路平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)在ab上產(chǎn)生一方向向右的安培力,大小為
當(dāng)從初始位置向右移動(dòng)dx時(shí),安培力做功
(2) 磁力矩對(duì)載流線(xiàn)圈做的功
線(xiàn)圈在均勻磁場(chǎng)中受到磁力矩作用,大小為(14.6.8)式。當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)dj角度時(shí),因磁力矩做正功時(shí)將使j減小,所以磁力矩做功
(3) 安培力的功的應(yīng)用
現(xiàn)在已提出了很多利用安培力作為驅(qū)動(dòng)力的電磁推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)方案。
用海水代替金屬導(dǎo)軌作為船舶的電磁推進(jìn)器,目前已在試驗(yàn)之中。這種推進(jìn)器沒(méi)有機(jī)械噪音,特別適合作為潛艇的動(dòng)力。
軌道炮是一種利用電流間相互作用的安培力將彈頭發(fā)射出去的武器。
兩個(gè)扁平的互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間由一滑塊狀的彈頭連接,強(qiáng)大的電流從一直導(dǎo)軌流經(jīng)彈頭后,再?gòu)牧硪恢睂?dǎo)軌流回。電流在兩導(dǎo)軌之間產(chǎn)生一近似均勻的垂直于彈頭的強(qiáng)磁場(chǎng)。通電的彈頭在磁場(chǎng)的安培力作用下被加速。
設(shè)彈頭的初速為零,則安培力將彈頭推出導(dǎo)軌所做的功等于彈頭的動(dòng)能。由于超導(dǎo)材料研究上的突破,可望輸送106a的電流,在5m米長(zhǎng)的導(dǎo)軌上,可使彈頭加速到6km/s的速度。而常規(guī)火炮受結(jié)構(gòu)和材料強(qiáng)度的限制,發(fā)射彈頭的速度一般不超過(guò)2km/s。