Тема 2. ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВОДНИК С ТОКОМ И ДВИЖУЩУЮСЯ ЗАРЯЖЕННУЮ ЧАСТИЦУ

Лекция № 3

2.1. Сила Ампера.

2.2. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент конту-ра с током. Механический момент, действующий на контур с током в однородном магнитном поле.

2.3. Работа перемещения проводника с током в магнитном поле.

2.4. Сила Лоренца. Масс-спектрометрия.

2.5. Эффект Холла.

Сила Ампера.

Действие магнитного поля на проводник с током опытным путем было установлено Г. Эрстером и А. Ампером и детально исследовано А. Ампером. На основании опытных данных А. Ампер установил, что сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, равна:

dF_A= I dl × B , (2.1.1)

где dl − вектор, совпадающий по направлению с током. Модуль силы Ампера определяется как

где α − угол между векторами dl и B.

Направление силы Ампера принято определять по правилу левой руки:если ладонь левой руки расположить так,чтобы в нее входил век-тор магнитной индукции, а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока в проводнике, то отогнутый на 90^о большой палец по-кажет направление силы Ампера, действующей со стороны поля.

Рассмотрим два бесконечных прямолинейных параллельных про-водника с токами I₁ и I ₂, находящиеся на расстоянии R друг от друга (рис. 2.1.1). Проводник с током I₁ создает вокруг себя магнитное поле, которое действует на элемент проводника dl с током I₂. Направление вектора магнитной индукции данного поля определяется правилом правого винта, и его модуль равен:

B₁=μμ₀₂^I_π¹_R , (2.1.3)

а модуль силы с учетом, что sinα = 1, имеет вид dF = I₂B₁dl.

dl

dl

R

Рис. 2.1.1

Тогда сила взаимодействия двух проводников с током равна:

dF = dF₁= dF₂=μμ₀₂^I1_π^I_R² dl .

Сила взаимодействия на единицу длины проводника в вакууме будет равна:

Соотношение (2.1.5) лежит в основе определения единицы силы тока. За единицу силы тока − 1 ампер (А) − принимается сила такого постоянного тока, при прохождении которого по двум параллельным бесконечно длинным проводникам очень малого сечения , располо-женным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, сила их магнитно-го взаимодействия равна 2·10⁻⁷ Н на каждый метр длины.