Магнитное поле проводника.

Если рассматривать поперечное сечение проводника с током, то его магнитные линии будут иметь окружности различного диаметра вокруг проводника. Чтобы определить направление тока или линий магнитного поля вокруг проводника, следует воспользоваться правилом правого винта: если правой рукой обхватить проводник и направить большой палец вдоль него по направлению тока, то согнутые пальцы покажут направление линий магнитного поля.

Силовой характеристикой магнитного поля является магнитная индукция. Иногда линии магнитного поля называют линиями индукции. Индукция обозначается и измеряется следующим образом: [В] = 1Тл (Тесла)

Для силовой характеристики электрического поля был справедлив принцип суперпозиций, то же самое можно сказать и для магнитного поля. То есть результирующая индукция поля равна сумме векторов индукции в каждой точке: .

Виток с током. Как известно, проводники могут иметь различную форму, в том числе состоять из нескольких витков. Вокруг такого проводника также образуется магнитное поле. Для его определения следует воспользоваться правилом: если рукой обхватить витки так, чтобы четыре согнутых пальца их обхватывали, то большой палец покажет направление магнитного поля.

Сила Ампера.

Существенным отличием от электрического поля, где сила взаимодействия зависит только от величины заряда и расстоянием между ними, в магнитном поле существует ряд факторов, а также несколько сих, которые действуют на проводник с током и частицы в магнитном поле. Одной из таких сил является сила Ампера. Данная сила действует на любой проводник, по которому бежит ток. Вокруг всех частиц, которые имеют направленное движение, действуют силы, в результате чего на весь проводник действует некоторая сила. Для определения направления данной силы используют следующее правило левой руки: положите проводник мысленно на левую руку так, чтобы направление тока, который по нему бежит, совпадал с направлением четырех пальцем; линии магнитного поля должны мысленно входить вовнутрь ладони; в таком случае направление силы Ампера совпадет с большим пальцем.

Для определения величины силы Ампера следует воспользоваться следующей формулой:

, где

F_A – модуль силы Ампера,

В – магнитная индукция поля,

I – сила тока в проводнике,

- длина прямолинейного отрезка проводника,

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

Можно сделать вывод, что сила зависит не только от величины магнитной индукции и тока, но и от размеров и расположения проводника относительно линий магнитного поля.

Следует отметить, что проводники, по которым бежит ток, выполняют роль магнитов. Поэтому логично будет предположить, что два таких проводника будут некоторым образом взаимодействовать. Если ток по проводникам бежит в одном направлении, то проводники притягиваются, если в разных, то отталкиваются. Стоит отметить, что если взять проводник в форме рамки, то силы, которые будут направлены противоположно друг к другу, заставят рамку вращаться.

Сила Лоренца.

На любую частицу, которая имеет заряд, в магнитном поле действует некоторая сила, которая называется силой Лоренца. Данная величина зависит от того, насколько быстро передвигается частица в поле, от величины поля, от заряда частицы, а также от угла между скоростью и полем:

, где

F_L – модуль силы Лоренца,

|q| - модуль заряда частицы,

v – скорость частицы,

В – магнитная индукция поля,

α – угол между вектором магнитной индукции и вектором скорости заряженной частицы.

Если рассматривать индукцию и скорость, то можно отметить, что величины лежат в одной плоскости. Сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно к плоскости магнитного поля.

Определить направление силы Лоренца можно с помощью следующего правила, аналогичного правилу для нахождения силы Ампера: четыре пальца левой руки должны быть направлены в ту же сторону, куда двигается частица; линии магнитного поля проникают в ладонь; отогнутый на 90⁰ большой палец укажет на направление силы Лоренца, действующую на положительно заряженную частицу. Скорость отрицательной частицы направлена в противоположную сторону.