Модуль силы Ампера

Из курса физики за 11 класс известно, что на проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, которая называется силой Ампера. Рассмотрим, от чего зависит эта сила, приведем ее формулу.

Сила Ампера

Как показывает опыт, магнитное поле не действует на покоящиеся электрические заряды. Однако, если заряд движется, то со стороны магнитного поля на него начинает действовать сила Лоренца, направленная перпендикулярно плоскости, которая образованна векторами скорости заряда и магнитной индукции. Электрический ток — это движение заряженных частиц. Для тока единицей измерения в физике принят ампер. Если проводник с током находится в магнитном поле, то на носители заряда действуют силы Лоренца, которые сливаются в общую силу, действующую на весь проводник в целом. Такая сила называется силой Ампера. От чего она зависит?

Действие магнитного поля на проводник с током

Рис. 1. Действие магнитного поля на проводник с током.

Очевидно, что, во-первых, раз сила Ампера порождается магнитным полем, то она должна быть пропорциональна величине магнитной индукции.

Во-вторых, поскольку магнитное поле действует на заряды, то сила Ампера должна быть пропорциональна величине заряда, движущегося в проводнике.

В-третьих, поскольку магнитное поле действует на движущийся заряд, то сила Ампера должна зависеть от скорости движения заряда.

Две последних величины — заряд и скорость его движения — хорошо характеризует такая величина, как сила тока. Напомним, сила тока — это отношение заряда, проходящего по проводнику, ко времени прохождения.

Наконец, количество носителей заряда в проводнике зависит от длины проводника.

Таким образом, сила Ампера должна быть пропорциональна величине магнитной индукции, силе тока в проводнике и длине проводника.

Направление силы Ампера

У силы Ампера есть одна важная особенность. Ее направление зависит от ориентации проводника. Она направлена перпендикулярно плоскости, образованной векторами тока и магнитной индукции. Если магнитная индукция и ток направлены по одной прямой, то сила Ампера равна нулю. Максимальной сила Ампера будет в том случае, если магнитная индукция перпендикулярна направлению движения тока.

Для определения направление силы Ампера пользуются правилом левой руки:

Правило левой руки для силы Ампера

Рис. 2. Правило левой руки для силы Ампера.

Следовательно, в формуле модуля силы Ампера должен быть еще один член — угол между направлениями магнитной индукции и тока.

Формула силы Ампера

С учетом всего перечисленного можно получить формулу силы Ампера, которую еще называют законом Ампера:

$$F= I |\overrightarrow B| Δl sin \alpha$$

Модуль силы Ампера равен произведению силы тока в проводнике, вектора магнитной индукции, длины проводника и синуса угла между направлениями векторов магнитной индукции и тока.

Рис. 3. Закон Ампера.

Что мы узнали?

Модуль силы Ампера пропорционален силе тока в проводнике, длине проводника, величине магнитной индукции и синусу угла между векторами магнитной индукции и тока.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 5

    Почему магнитное поле не действует на проводник, когда в нем нет тока, хотя свободные носители заряда в нем имеются?

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 158.

Предметы