Сила ампера

Если через проводники пропускают ток одного направления, то они притягиваются, а если равного – то отталкиваются. Следовательно, между проводниками есть некое взаимодействие, которое нельзя объяснить наличием электрического поля, т.к. в целом проводники электронейтральны.

Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами и действует только на движущиеся заряды.

Магнитное поле является особым видом материи и непрерывно в пространстве.

Прохождение электрического ток по проводнику сопровождается порождением магнитного поля независимо от среды.

Магнитное взаимодействие проводников используется для определения величины силы тока:

1 ампер – сила тока, проходящего по двум параллельным проводникам  длины, и малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 метра друг от друга, при которой магнитный поток вызывает в низ силу взаимодействия, равную 2*10^-7Н на каждый метр длины.

Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера.

Закон, определяющий эту силу, был установлен Анри Ампером в 1820 году.

Закон Ампера:

Сила Ампера равна произведению вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между магнитной индукцией и участком проводника.

F_A = B |I| l sin()

Сила ампера пропорциональна вертикальной составляющей В = B sin().

Максимальная сила Ампера составляет: F_max = B I l, ей соответствует угол  = π/2

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:

если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90˚ большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника с током .

В отличие от кулоновских сил, которые являются центральными, сила Ампера не является центральной.

Сила Ампера направлена перпендикулярно к линиям магнитной индукции.

Взаимодействие параллельных токов

Рассмотрим два параллельных проводника с током.

Проводник 1 создаёт магнитное поле, а проводник 2 находится в поле 1-го.

Тогда индукция магнитного поля B₁ в точках нахождения проводника 2:

B₁=I₁/2πd.

F₂ = I₂ B₁ l₂ sin(α) =  I₁I₂ l₂ /2πd.

Аналогично сила F₁, действующая на проводник 1 со стороны поля тока I₂.

F₁= F₂, если l₁= l₂ = l.

Параллельные токи притягиваются, антипараллельные - отталкиваются.

При рассмотрении параллельных проводников вводят силу, действующую на единицу длины проводника:

f_ед.дл. = I₁I₂/2πd

Опыты Ампера показали, что магнитные поля, создаваемые токами протекающими по бесконечно длинным параллельным проводникам, находящимся на расстоянии r друг от друга, приводят к возникновению на каждом отрезке проводников длиной l силы взаимодействия:

F₁₂ = F₂₁ = k_m l

коэффициент пропорциональности k_m = 2*10^-7 Н/А²

Определение единицы силы тока – Ампер:

1А – сила постоянного тока, который, протекая по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенными в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает на каждом отрезке проводника длиной в 1 м силу взаимодействия равную 2*10^-7Н.

Закон Ампера используют для расчета сил, действующих на проводники с током во многих технических устройствах, в частности в электродвигателях.

Применяется также в громкоговорителях, динамиках.

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле применяется во всех электроизмерительных приборах и электрических машинах.