5.2.2.2. Закон Ампера

Располагая проводник с током в однородном магнитном поле под разными углами к силовым линиям, Ампер обнаружил, что (*). Из (*) и F_Аmax = B I  – закон Ампера.

Направление силы Ампера определяет правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, а направление четырех вытянутых пальцев совпадало с направлением тока в проводнике, то большой палец, отогнутый на 90⁰, укажет направление силы Ампера.

5.2.2.3. Взаимодействие параллельных токов

Возьмем два параллельных проводника с токами I₁ и I₂. Расстояние между ними равно а. Токи I₁ и I₂ cонаправлены и проводники притягиваются друг к другу. Проводник 2 находится в магнитном поле проводника 1 и на него действует сила , проводник 1 –аналогично. Из опытов известно, что сила , действующая на отрезок  проводника 2 (1) со стороны магнитного поля проводника 1 (2), прямо пропорциональна величинам токов I₁ и I₂, длине отрезка , обратно пропорциональна расстоянию между ними а и зависит от свойств среды, в которой они находятся:

,

где К_с – коэффициент, отражающий зависимость силы от среды.

5.2.2.4. Магнитная проницаемость среды. Магнитная постоянная

Для упрощения ряда формул коэффициент К_с записывают в виде: , где ₀ – магнитная постоянная.

В СИ (п.5.2.2.1).

• Гн – генри (п.5.2.5.7.)

– относительная магнитная проницаемость среды.

 показывает, во сколько раз сила действия магнитного поля в данной среде больше (меньше), чем в вакууме (для вакуума  = 1).

• Опыты показали, что среда усиливает действие поля ( > 1) либо ослабляет его ( < 1).

5.2.2.5. Определение единицы силы тока

Поместим в вакуум два проводника, причём они:

1) имеют одинаковое и постоянное сечение по всей длине;

2) расположены параллельно друг другу на расстоянии 1 м;

3) достаточно длинные, чтобы их можно было считать бесконечно длинными;

4) по ним текут постоянные и одинаковые токи.

Тогда принимают, что:

Один ампер (1 А) – сила тока, вызывающая взаимодействие таких проводников с силой F = 210^–7 H на каждый метр их длины.

5.2.2.6. Индукция магнитного поля прямолинейного проводника с током

В 1820 г. Жан Био (1774–1862, Франция) и Феликс Савар (1791–1841, Франция) определили индукцию магнитного поля прямолинейного проводника с током.

Пусть в поле тока I внесён ток I', причем I || I'.

Индукция поля первого проводника и сила, действующая на второй проводник F = F_Àmax = BI'.

Сила взаимодействия проводников (п.5.2.2.3–4). Тогда или . Для произвольного расстояния r получаем: .

• Индукция магнитного поля тока I катушки (соленоида): B = ₀nI, где n – число витков, приходящееся на единицу длины катушки.

5.2.2.7. Напряженность магнитного поля

Из видно, что значение В зависит от среды.

Напряженность магнитного поля (Н)–векторная физическая величина, характеризующая зависимость силовых свойств поля только от его источника, но не от среды.

Для проводника с током: .

5.2.2.8. Контур с током в магнитном поле

Поместим контур площади S с током I в однородное магнитное поле . Контур примет строго определенное положение, при котором его плоскость перпендикулярна силовым линиям поля. Из опытов известно, что максимальный момент сил, действующий на контур с током в магнитном поле: .

Магнитный момент контура (р) – векторная физическая величина, численно равная произведению силы тока I в контуре на его площадь S [р] = 1 Ам². Тогда .

Н

аправление определяет правило правого винта: если рукоятку винта поворачивать по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта укажет направление .

• характеризует свойства контура в магнитном поле независимо от его формы.

Из опытов известно, что .

Тогда или , где  – угол между и .

• Равновесие контура возможно при .