Käämi magneettikentässä

Käämi koostuu useista päällekkäisistä johdinsilmukoista. Koska silmukassa sähkövirta kulkee eri suuntiin, vaikuttaa johtimiin kohdistuva magneettinen voima myös eri suuntiin. Tarkastellaan yksinkertaisuuden vuoksi yhtä neliön muotoista johdinta, jossa kulkee sähkövirta myötäpäivään. Ulkoinen magneettikenttä, jossa silmukka on, oletetaan homogeeniseksi.


Yllä olevan kuvan mukaisessa tilanteessa eri sivuihin kohdistuvien voimien suunnat päätellään johtimen oikean käden säännöllä. Vastakkaisiin sivuihin kohdistuvat voimat ovat vastakkaissuuntaiset. Johtimeen kohdistuvan voiman suuruus noudattaa kaavaa [[$ F=IlB $]]​. Koska silmukassa kulkeva sähkövirta on jokaisessa sivussa sama ja magneettivuon tiheys on vakio, kohdistuu vastakkaisiin sivuihin yhtä suuret voimat. Silmukkaan kohdistuva kokonaisvoima on nolla.

Tilanne on erilainen, jos johdinsilmukka ei ole kenttään nähden kohtisuorassa. Vaikka kokonaisvoima on nolla, silmukkaan kohdistuvien voimien momenttien summa ei ole nolla. Alla olevan kuvan mukaisesti kahteen vastakkaiseen sivuun kohdistuvilla voimilla on saman suuntainen momentti käämin keskellä sijaitsevan pyörimisakselin suhteen. Momentin vuoksi käämi pyrkii kääntymään niin, että sen oma magneettikenttä on ulkoisen kentän suuntainen. Tämä vastaa yllä esitettyä tasapainotilannetta.


Johdinsilmukkaan magneettikentässä kohdistuva momentti

Kun johdinsilmukassa on sähkövirta, siihen kohdistuu magneettikentässä momentti. Momentin suuruus riippuu silmukan asennosta magneettikentässä. Momentti pyrkii kääntämään silmukkaa siten, että sen magneettikenttä on ulkoisen kentän suuntainen, jolloin silmukkaan kohdistuvan momentin suuruus on nolla.

  • Johdinsilmukan kentän suunnan voi päätellä käämin oikean käden säännön mukaisesti.