Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть виток на 180°

Предмет: Физика
Раздел: Электродинамика, Магнетизм

При повороте контура с током в однородном магнитном поле на угол 180^\circ совершается работа, связанная с изменением потенциальной энергии магнитного диполя в магнитном поле.

Потенциальная энергия магнитного момента \mathbf{m} в магнитном поле \mathbf{B} определяется выражением:

 U = -\mathbf{m} \cdot \mathbf{B} 

где магнитный момент витка с током:

 \mathbf{m} = I S \mathbf{n} 

где:

• I — сила тока,
• S — площадь витка,
• \mathbf{n} — единичный вектор нормали к плоскости витка.

Начальное положение: нормаль совпадает с направлением \mathbf{B}, значит:

 U_{\text{нач}} = - m B = - I S B 

После поворота на 180^\circ нормаль направлена противоположно \mathbf{B}, тогда:

 U_{\text{кон}} = I S B 

Работа, совершаемая внешними силами при повороте:

 A = U_{\text{кон}} - U_{\text{нач}} = I S B - (- I S B) = 2 I S B 

Ответ: Работа, необходимая для поворота витка на 180^\circ, равна 2 I S B.