Содержание
Магнитогидродинамический генератор
Поняв важность электричества, люди стали пытаться добыть его любым способом. После создания первого электродвигателя и электрического генератора всего за несколько десятков лет был произведён ряд прототипов генераторов, работающих за счёт различных видов энергии. На сегодняшний день самым практичным, с точки зрения КПД, является генератор, действующий на энергии сгорающего дизельного топлива, однако альтернативные устройства всё же получили распространение и применяются достаточно широко.
Идея, заложенная во все электрические генераторы, заключается в явлении электромагнитной индукции. Это значит, что для получения электричества необходимо создать активное электромагнитное поле, приведя в действие систему электромагнитов и индукционных катушек. Достигается это путём вращения этой системы в силовом поле, а способы, которыми производится вращение, могут быть разными. В самых первых устройствах вал с катушками вращался вручную, что было крайне нерационально.
Позднее начали использовать энергию расширяющегося газа (на основе парового двигателя), сгорающего топлива (по принципу двигателя внутреннего сгорания), движущейся воды, ветра и т.д.
В магнитогидродинамическом генераторе (или МГД-генераторе) отсутствует система вращающихся катушек, что избавляет его от энергетических потерь. Вместо этого в качестве рабочего тела используются электропроводящая жидкость или газ, энергия которого преобразуется непосредственно в электрическую. Название этому устройству дало явление магнитной гидродинамики, предполагающей движение жидкости в магнитном поле.
Проходя через силовые линии магнитного поля, жидкость (или газ, плазма, жидкий металл), являющаяся в то же время проводником, вызывает его колебание, в результате чего и образуются заряженные частицы, устремляющиеся к электродам. Между электродами возникает электрический ток.
В современных МГД-генераторах в качестве рабочего тела всё чаще используется плазма.
Для создания магнитного поля применяют систему неподвижных магнитов, а для того чтобы увеличить проводимость рабочего тела, в него вводят калий.
Главным достоинством магнитогидродинамического генератора является отсутствие подвижных узлов и деталей, в результате чего сокращаются потери из-за трения. КПД такого устройства может превышать 65%, что является высоким показателем для генераторов. Кроме того, такие генераторы развивают мощность до 2 ГВт, а количество вредных для окружающей среды веществ сводится к минимуму.
Из недостатков можно выделить высокую стоимость устройства (за счёт строгих требований к материалам электродов и рабочего механизма), а также незначительные выбросы вредных продуктов сгорания.
МГД-генераторы применяются на тепловых, атомных и термоядерных электростанциях в качестве основного и резервного источника электричества, в космической технике и т.д. В промышленности такой тип устройств распространения не получил, но ведутся эксперименты по упрощению рабочего процесса.
Возврат к списку
Контакты
Email: [email protected]
Телефон: +7 495 545-45-80
Бесплатно по РФ: 8 800 500-40-99
Политика конфиденциальности
Наши адреса
Офис / Cклад / Юридический /
Почтовый адрес:
Московская область, Ивантеевка, ул.Трудовая, д.3
Офис/Переговорная:
Москва, Ракетный бул. 16, БЦ “Алексеевская башня”
Вся информация, размещенная на сайте, носит информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ. Все материалы на сайте являются интеллектуальной собственностью ООО «ГенМастер», согласно ст.1225, ст.1228, ст.1229 части 4 ГК РФ
Прямоточный импульсный МГД-двигатель
Библиографическая ссылка на статью:
Подвысоцкий В.В. Прямоточный импульсный МГД-двигатель // Современная техника и технологии. 2012. № 4 [Электронный ресурс]. URL: https://technology.snauka.ru/2012/04/510 (дата обращения: 13.09.2022).
В предыдущей статье http://n-t.
ru/tp/ts/kd3.htm нами был рассмотрен новый тип реактивных двигателей, работающих на кинетической энергии космического аппарата (или захваченного потока вещества, в зависимости от выбора системы координат). Принцип действия предложенного типа двигателей основан на захвате и торможении встречного потока вещества. Захваченное вещество обладает огромной кинетической энергией, часть которой можно преобразовать в теплоту или электрический ток, и использовать для ускорения бортовых запасов реактивной массы. При определенных условиях реактивная сила тяги превышает силу торможения, и космический аппарат увеличивает скорость полета. Масса, импульс и кинетическая энергия космического аппарата при этом уменьшаются (в соответствии с законами сохранения).
Удельная тяга двигателей некоторых двигателей нового типа, прямо пропорциональна скорости полета космического аппарата относительно встречного потока вещества http://kuasar.narod.ru/ideas/eol/index.htm. Таким образом, удельную тягу можно увеличить либо за счет разгона космического аппарата, либо за счет ускорения встречного потока вещества.
Одним из возможных источников формирования движущихся с большой скоростью встречных потоков вещества, являются химические, ядерные или термоядерные взрывные устройства (предварительно расположенные вдоль траектории полета космического аппарата). При подлете космического аппарата к взрывному устройству, инициируется взрыв. Образовавшиеся при взрыве потоки плазмы могут быть использованы для разгона космического аппарата различными способами.
Прежде всего, рассмотрим формирование потоков плазмы путем взрыва непосредственно перед космическим аппаратом (в случае, когда скорость космического аппарата превышает скорость движения продуктов взрыва). При этом разгон космического аппарата может осуществляться при помощи нового прямоточного импульсного МГД-двигателя (который является еще одним представителем типа реактивных двигателей работающих на кинетической энергии встречных потоков вещества). Предлагаемый прямоточный импульсный МГД-двигатель состоит из следующих основных частей: массозаборника, сквозной трубы, МГД-генератора, МГД- движителя, реактивного сопла.
Прямоточный импульсный МГД-двигатель работает следующим образом. При приближении к взрывному устройству по специальному сигналу происходит взрыв. Одна часть продуктов взрыва движется в сторону космического аппарата. Другая часть продуктов взрыва движется в противоположном направлении. После захвата продуктов взрыва массозаборником, внутри двигателя формируются потоки плазмы (причем скорость плазмы в конце двигателя, значительно больше, чем скорость плазмы в начале двигателя). Быстрый поток (в конце двигателя) тормозится при помощи МГД-генератора. Медленный поток (в начале двигателя) ускоряется при помощи МГД-движителя. Вырабатываемый МГД-генератором электрический ток приводит в действие МГД-движитель. Как будет показано ниже, за счет приведения скорости всей плазмы внутри двигателя к одинаковому значению, двигатель создает тяговый импульс, позволяющий осуществить разгон космического аппарата без дополнительных затрат реактивной массы.
На рис.1 изображен момент подлета космического аппарата к взрывному устройству.
Рисунок 1
1 – взрывное устройство.
2 – массозаборник.
3 – МГД-движитель.
4 – сквозная труба.
5 – МГД-генератор.
6 – реактивное сопло.
На рис. 2 изображено расположение потоков плазмы внутри двигателя (в момент включения МГД-генератора и МГД-движителя). В результате захвата продуктов взрыва внутри двигателя формируются два потока плазмы. Медленный поток (7) обозначен короткими стрелками. Быстрый поток (8) обозначен длинными стрелками. Быстрый поток (8) проходит через канал МГД-генератора, вырабатывая электрический ток. Полученный электрический ток приводит в действие МГД-движитель. Медленный поток (7) проходит через канал МГД-движителя. Скорость всей плазмы приводится к одинаковому значению.
Рисунок 2
7 – медленный поток плазмы (короткие стрелки)
8 – быстрый поток плазмы (длинные стрелки)
На рис. 3 изображено расположение потоков плазмы, приведенных к одинаковой скорости, после завершения рабочего импульса МГД-двигателя.
Видно, что поток плазмы (9) проходит через канал МГД-генератора, который к этому моменту уже выключен, и не воздействует на поток плазмы (9). При скорости космического аппарата 60 км/с, и длине сквозной трубы 20 м, продолжительность рабочего импульса составит ~ 150 микросекунд.
Рисунок 3
9, 10 – потоки плазмы, приведенные к одинаковой скорости, после завершения работы МГД-двигателя (стрелки средней длины)
Сделаем приближенный расчет величины полученного тягового импульса. Скорость космического аппарата равна V. Масса продуктов взрыва равна m. Скорость расширения продуктов взрыва равна u. Поток плазмы (7) имеет скорость V – u. Поток плазмы (8) имеет скорость V + u. Эти два потока плазмы имеют примерно равную массу, а их скорость нужно привести к одинаковому значению, приведенной скорости u’
V + u > u’ > V – u (1)
Поток плазмы (8) теряет часть кинетической энергии ΔE’
ΔE’ = m[(V + u)² — u’²]/4 (2)
Поток плазмы (7) получает часть кинетической энергии ΔE”
ΔE” = m[u’² — (V — u)²]/4 (3)
Коэффициент полезного действия прямоточного импульсного МГД-двигателя k равен
k = ΔE”/ΔE’ (4)
Используя (2, 3, 4) запишем
u’²(1 + k) = k(V + u)² + (V – u)² (5)
Скорость потока плазмы (7) увеличилась на величину u’ – (V – u).
Скорость потока плазмы (8) уменьшилась на величину (V + u) – u’. Таким образом, изменение импульса Δp составит
Δp = m[u’ — (V — u) — (V + u) + u’ ]/2 (6)
Перепишем (6) в виде
Δp = m[u’ — V] (7)
Используя (7) запишем выражение для эффективной скорости истечения u(эф.)
u(эф.) = u’ – V (6)
Важным показателем эффективности работы реактивных двигателей является удельная тяга (отношение создаваемой тяги к расходу рабочего тела). В нашем случае, массовым расходом рабочего тела можно считать расход массы взрывных устройств. С учетом этого, удельная тяга P(уд.) запишется в виде
P(уд.) = u(эф.)/(9,81 м/с²) (8)
Предположим, скорость космического аппарата V = 60 км/с, скорость расширения продуктов взрыва u = 50 км/с. КПД прямоточного импульсного МГД-двигателя k = 0,8. Используя (5) получаем значение приведенной скорости u’
u’ = 73,7 км/с
Используя (6, 8) получим значение удельной тяги P(уд.
)
P(уд.) = 1400 с
Скорость движения продуктов взрыва мы приняли равной 50 км/с (что соответствует удельной теплоте взрыва 1250 МДж/кг). Предположим, космический аппарат разгоняется ракетным двигателем, работающим на ядерном топливе с аналогичной удельной теплотой сгорания 1250 МДж/кг. При КПД k = 0,8 удельная тяга такого ядерного двигателя составит 4560 с. Согласно формуле Циолковского, при разгоне от 0 км/с до 60 км/с, из первоначальных 1 кг массы, остается всего 0,26 кг массы. С учетом этого, дальнейший разгон космического аппарата до скорости выше 60 км/с ядерным ракетным двигателем, эквивалентен применению прямоточного импульсного МГД-двигателя с удельной тягой 1185 с (4560 с * 0,26 кг/1 кг). Расчетная удельная тяга МГД-двигателя составляет 1400 с, следовательно, его применение в данном случае представляется более выгодным.
Согласно (5, 8) предельное значение удельной тяги в рассматриваемом режиме разгона, достигается в случае V → u. При скорости движения продуктов взрыва u = 50 км/с и КПД прямоточного импульсного МГД-двигателя k = 0.
8, максимальная удельная тяга равна
P(уд.) = 2040 с
Таким образом, можно сделать следующие выводы. Формирование встречных потоков плазмы в космическом пространстве, может осуществляться при помощи химических, ядерных или термоядерных взрывных устройств. При скорости космического аппарата, превышающей скорость движения продуктов взрыва (V > u), необходимо производить взрывы непосредственно перед космическим аппаратом. Полученные потоки плазмы, используются для разгона, при помощи прямоточного импульсного МГД-двигателя. Применение прямоточного импульсного МГД-двигателя, в этих условиях, является одним из наиболее выгодных и эффективных вариантов разгона космического аппарата.
Далее коротко остановимся на работе прямоточного импульсного МГД-двигателя при полете космического аппарата со скоростью, которая меньше скорости движения продуктов взрыва. В этом случае, взрыв непосредственно перед космическим аппаратом приводит к значительным потерям плазмы.
Поэтому, подрыв взрывных устройств целесообразно осуществлять либо внутри двигателя космического аппарата, либо позади космического аппарата. При взрыве внутри сквозной трубы (на участке между МГД-движителем и МГД-генератором), прямоточный импульсный МГД-двигатель работает в рассмотренном выше режиме, создавая тягу путем приведения скорости всей плазмы внутри двигателя к одинаковому значению. При подрыве взрывного устройства позади космического аппарата (либо внутри реактивного сопла), задействуется лишь МГД-генератор, для предотвращения выхода плазмы через канал сквозной трубы двигателя. В этих режимах ожидаемая эффективность прямоточного импульсного МГД-двигателя еще выше (чем в рассмотренном в данной статье основном варианте разгона, когда скорость полета космического аппарата, превышает скорость движения продуктов взрыва).
Все статьи автора «valik395»
магнитогидродинамический генератор энергии | физика
Магнитогидродинамический генератор
См.
все СМИ
- Связанные темы:
- дисковый генератор
Генератор Фарадея
диагональный генератор
топпинг
МГД воздуховод
См. весь связанный контент →
магнитогидродинамический генератор энергии , любой из классов устройств, которые генерируют электроэнергию посредством взаимодействия движущейся жидкости (обычно ионизированного газа или плазмы) и магнитного поля. Магнитогидродинамические (МГД) электростанции предлагают потенциал для крупномасштабного производства электроэнергии с меньшим воздействием на окружающую среду. С 1970, несколько стран предприняли исследовательские программы по МГД с особым упором на использование угля в качестве топлива. МГД-генераторы также привлекательны для производства импульсов большой мощности.
Основной принцип МГД-генерации элегантно прост. Как правило, электропроводящий газ получают при высоком давлении путем сжигания ископаемого топлива. Затем газ направляется через магнитное поле, в результате чего внутри него возникает электродвижущая сила в соответствии с законом индукции Фарадея (названным в честь 19английский физик и химик Майкл Фарадей).
МГД-система представляет собой тепловую машину, в которой газ расширяется от высокого до низкого давления аналогично тому, как это делается в обычном газовом турбогенераторе ( см. рисунок ). В турбогенераторе газ взаимодействует с поверхностями лопаток, приводя в действие турбину и прикрепленный к ней электрогенератор. В системе МГД кинетическая энергия газа преобразуется непосредственно в электрическую энергию по мере того, как газ расширяется.
Первоначально интерес к МГД-энергетике был вызван наблюдением, что взаимодействие плазмы с магнитным полем может происходить при гораздо более высоких температурах, чем это возможно во вращающейся механической турбине. Предельные характеристики с точки зрения КПД тепловых машин были установлены в начале 19 века французским инженером Сади Карно. Цикл Карно, который устанавливает максимальный теоретический КПД тепловой машины, получается из разницы между температурой горячего источника и температурой холодного стока, деленной на температуру источника.
Например, если температура источника составляет 3000 К (около 2700 °С или 4,900 °F) и температуре стока 300 К (около 30 °C или 85 °F), максимальный теоретический КПД составит 90 процентов. С учетом неэффективности, вызванной конечной скоростью теплопередачи и неэффективностью компонентов в реальных тепловых двигателях, система, использующая МГД-генератор, предлагает потенциал максимальной эффективности в диапазоне от 60 до 65 процентов. Это намного лучше, чем 35-40-процентная эффективность, которая может быть достигнута на современном обычном заводе. Кроме того, МГД-генераторы производят меньше загрязняющих веществ, чем обычные установки. Однако более высокие затраты на строительство МГД-систем ограничивают их внедрение.
Базовая структура МГД-генератора показана на рисунке. В МГД-генераторе горячий газ ускоряется соплом и впрыскивается в канал. Поперек канала создается мощное магнитное поле. В соответствии с законом индукции Фарадея устанавливается электрическое поле, действующее в направлении, перпендикулярном как потоку газа, так и магнитному полю.
Стенки канала, параллельные магнитному полю, служат электродами и позволяют генератору подавать электрический ток во внешнюю цепь.
Викторина «Британника»
Энергия и ископаемое топливо
От ископаемого топлива и солнечной энергии до электрических чудес Томаса Эдисона и Николы Теслы — мир живет за счет энергии. Используйте свои природные ресурсы и проверьте свои знания об энергии в этой викторине.
Выходная мощность МГД-генератора на каждый кубический метр объема его канала пропорциональна произведению проводимости газа, квадрату скорости газа и квадрату напряженности магнитного поля, через которое проходит газ. Чтобы МГД-генераторы работали конкурентоспособно с хорошими характеристиками и разумными физическими размерами, электропроводность плазмы должна находиться в диапазоне температур выше примерно 1800 К (около 1500 ° C или 2800 ° F). Лопасти турбины газотурбинной энергосистемы не могут работать при таких температурах. Соответствующее значение электропроводности — от 10 до 50 сименс на метр — может быть достигнуто, если в горячий газ вводится добавка, обычно около 1 процента по массе.
Эта добавка представляет собой легко ионизируемый щелочной материал, такой как цезий, карбонат калия или натрий, и называется «затравкой». В то время как цезий имеет самый низкий ионизирующий потенциал (3,894 электрон-вольта), калий (4,341 электрон-вольта) дешевле. Несмотря на то, что количество семенного материала невелико, экономическая эксплуатация требует наличия системы для извлечения как можно большего его количества.
Горячий газ с его затравкой находится под давлением в несколько миллионов паскалей. С помощью сопла он разгоняется до скорости, которая может находиться в диапазоне от 1000 до 2000 метров (примерно от 3300 до 6600 футов) в секунду. Затем газ поступает в канал или воздуховод, через который прикладывается магнитное поле. Для создания конкурентоспособной МГД-системы это магнитное поле должно иметь высокую напряженность. Обычно сверхпроводящий магнит используется для создания магнитного поля в диапазоне от трех до пяти тесла поперек канала. Создается электродвижущая сила, действующая в направлении, перпендикулярном как потоку, так и полю, а стенки, параллельные магнитному полю, служат электродами для подачи тока во внешнюю электрическую цепь.
Остальные две стенки канала являются электрическими изоляторами. Теоретически МГД-система с газовой проводимостью 25 сименс на метр, средним магнитным полем в три тесла и средней скоростью газа 1000 метров в секунду способна генерировать электроэнергию с плотностью около 250 миллионов ватт на кубический метр. громкости канала.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас
Усложняющей особенностью плазменного МГД-генератора является наличие ярко выраженного эффекта Холла. Это связано с поведением электронов в присутствии как магнитного, так и электрического полей. Электроны в плазме обладают гораздо большей подвижностью, чем ионы. При протекании тока электрической нагрузки по каналу электроны в этом токе испытывают силу, направленную вдоль канала. Это эффект Холла, названный в честь его первооткрывателя, американского физика Эдвина Х. Холла. В результате этого эффекта электрический ток протекает под углом поперек канала.
Вдоль оси канала устанавливается дополнительное электрическое поле, называемое полем Холла. Это, в свою очередь, требует, чтобы либо стенки электродов в типичной конфигурации генератора ( см. рисунок ) быть сконструировано так, чтобы поддерживать это поле Холла, или чтобы само поле Холла использовалось в качестве выхода для подачи тока через электрическую цепь, внешнюю по отношению к МГД-системе.
Для учета эффекта Холла был разработан ряд конфигураций генератора. В генераторе Фарадея, как показано в части А рисунка, стенки электродов сегментированы и изолированы друг от друга, чтобы поддерживать аксиальное электрическое поле, а электроэнергия отбирается в виде серии нагрузок. В альтернативной конфигурации, известной как генератор Холла, как показано в части B рисунка, поле Фарадея в каждом секторе канала закорочено, и сектора соединены последовательно. Это позволяет подключить одну электрическую нагрузку между концами канала. Дополнительная конфигурация генератора показана в части С рисунка.
Рассмотрение электрических потенциалов в различных точках канала приводит к наблюдению, что эквипотенциал проходит по диагонали через стенки изолятора и что электроды могут быть соответствующим образом смещены, чтобы соответствовать эквипотенциалам. Последовательное соединение этих электродов в этом диагональном генераторе позволяет использовать одну электрическую нагрузку.
Привлекательной альтернативой линейному генератору Холла в части B рисунка является дисковый генератор, показанный в части D рисунка. В этой конфигурации ток нагрузки течет радиально, а короткозамкнутые фарадеевские токи текут по замкнутым круговым траекториям. Выход Холла появляется между центром и периферией диска. Этот дисковый генератор привлекателен при использовании неравновесной ионизации.
МГД I: демонстрация магнитогидродинамического движения за минуту
Помните бесшумный гусеничный ход из фильма «Охота на Красный Октябрь»? Гусеничный ход представлял собой вымышленную магнитогидродинамическую двигательную установку.
Магнитогидродинамический (МГД) двигатель — это средство использования электрического тока вместо шумного гребного винта для толкания корабля по воде.
Удивительно, но рабочий образец этой футуристической приводной системы довольно легко построить. Предполагая, что у вас есть под рукой материалы, вы можете построить его примерно за минуту. Вам понадобится сильный магнит, два куска толстой медной проволоки, небольшая мисочка с теплой водой, соль и перец и обычная батарейка.
[Это первая из трех статей о создании простых магнитогидродинамических (МГД) двигательных установок.]
Готовы построить такую? Приступим:
Ингредиенты: соль и перец, небольшая мисочка, в которую мы будем наливать воду, два куска толстой медной проволоки, батарейка (почти любого типа) и сильный магнит.Использование толстый медный провод здесь, потому что тонкий провод будет очень горячим и обожжет ваши пальцы. Лучший тип магнита — неодимовый дисковый магнит, но подойдет практически любой сильный магнит.
Обратите внимание, что магниты от жестких дисков — не лучший выбор, потому что они обычно имеют оба полюса на одной стороне магнита.
Налейте в тарелку немного воды и добавьте немного соли и перца. Идеальная глубина воды около 1/4″, но это не критично (на фото примерно полдюйма). Перемешивайте воду, чтобы перец не весь всплывал на поверхность. Установите тарелку с водой на магнит.
Почему соль и перец? Движение МГД основано на проведении тока через воду. Обычно вода — плохой проводник, но соленая вода — отличный проводник. Добавление последней капли перца делает его таким, что вы можете см. при движении воды. =)
Согните провода, как показано, так, чтобы, когда вы держите провода у батареи, концы находились на расстоянии пары сантиметров друг от друга. Не позволяйте двум проводам соприкасаться!
Вставьте концы проводов в воду. В идеале поместите один провод в центр и один по краю. Предполагая, что ваша батарея не разряжена, вода начнет двигаться между двумя проводами.
Если вы перевернете магнит вверх дном или измените направление тока, он изменит направление движения воды.
Важный совет по технике безопасности: вы имеете дело с электричеством и соленой водой; используйте здравый смысл. Небольшие количества потенциально ядовитых и/или взрывоопасных газов могут выделяться из воды; не пытайтесь масштабировать это, если вы действительно не знаете, что делаете. Кроме того, у медных проводов могут быть заостренные концы, а магниты могут защемить вас.
Короткометражный фильм (43 с), демонстрирующий эту магнитогидродинамическую двигательную установку (альтернативная ссылка на YouTube здесь.):
Хорошо, а как это работает?
В прошлом месяце мы показали, как сделать униполярный двигатель, самый старый и простой тип электродвигателя. В примере двигателя, который мы сделали, магнит, висящий на винте, раскручивается до высокой скорости.
Здесь мы сконструировали магнитогидродинамический «мотор», который вращает соленую воду. Динамика этих двух систем абсолютно эквивалентна; оба являются в основном примерами униполярных двигателей. Первоначальный униполярный двигатель Майкла Фарадея 1821 года был где-то между этими двумя примерами. Вместо вращающегося магнита он использовал лужицу жидкой ртути (отличный проводник), расположенную на магните. В своей колонке «Популярная наука» в этом месяце Теодор Грей воссоздал этот оригинальный двигатель, используя настоящую ртуть. Среди различных конструкций, которые произошли от этого оригинала, есть те (например, с винтом), которые вращают механический объект, а также магнитогидродинамическая версия, которая может двигать корабль через океан.
Конечно, скажете вы, но как это работает? Давайте ненадолго вернемся назад и сначала посмотрим, как работает (жесткий) механический униполярный двигатель. Для конкретики мы будем использовать пример мотора, о котором мы писали ранее.
Простой «жесткий» униполярный двигатель. Электрический ток течет в направлении, указанном фиолетовыми стрелками: от нижнего конца батареи, вниз по винту, через магнит, вверх по проводу и обратно к верхней части батареи. (Кстати, я сделал эти рисунки в POV-Ray. Когда-нибудь я выложу оставшуюся часть моего туториала в сеть.)
Увеличив магнит, мы теперь проиллюстрируем линии магнитного поля (синие), торчащие сквозь магнит. Магнитное поле над магнитом по существу направлено вверх. Опять же, направление тока указано фиолетовыми стрелками. Горизонтальная текущая стрелка является важной. Электрические заряды, движущиеся через магнит, испытывают силу Лоренца, сила которой определяется углом между ориентацией магнитного поля и направлением тока; сила наибольшая, если их 90 градусов друг от друга. Направление результирующей силы перпендикулярно этим двум направлениям. Для токов, протекающих в винте и проводе, силы минимальны, поскольку направление тока параллельно направлению магнитного поля.