Проводник с током в магнитном поле. Сила Ампера.

Обобщая результаты действия магнитного поля на различные проводники с током, Ампер установил, что сила , с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока I в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника, имеющего направление тока в проводнике на магнитную индукцию :

. (8)

Формула (8) получила название силы Ампера. Ее направление определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца показывали направление тока, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера.

Рис.7. Правило левой руки для определения направления силы Ампера.

Модуль силы Ампера находится по формуле

, (9)

где α - угол между направлением тока в проводнике и вектором магнитной индукции .

Из формулы (8) следует, что сила Ампера максимальна, если элемент проводника с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции : Из данного выражения можно получить формулу для численного определения магнитной индукции , то есть магнитная индукция численно равна отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на малый элемент проводника с током, к произведению силы тока на длину этого элемента. Единица магнитной индукции – тесла (Тл): . 1 Тл – это индукция такого однородного магнитного поля, которое действует с силой в 1 Н на каждый метр длины прямолинейного проводника, расположенного перпендикулярно направлению поля, если по этому проводнику протекает ток в 1 А.

Сила Ампера, действующая на проводник произвольной длины l определяется формулой: . Таким образом, сила Ампера, действующая на прямой проводник длиной l, помещенного в однородное магнитное поле индукцией В равна

. (10)

Пример 7. Между полюсами электромагнита создается однородное магнитное поле, индукция которого равна B=0,1 Тл. По проводу длиною в l=70 см, помещенному перпендикулярно силовым линиям, течет ток силой I=70 А. Найти силу, действующую на провод.

Дано: B=0,1 Тл, l=70 см=0,7 м, I=70 А, a=90⁰.

Решение: На прямой проводник в однородном магнитном поле действует сила Ампера, определяемая по формуле: ,

где I – сила тока в проводнике, B - -индукция магнитного поля, l – длина проводника, a- угол между вектором магнитной индукции и направлением тока в проводнике.

Вычисления: .