Działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem

Jeśli spróbujemy połączyć dwa identyczne magnesy pierścieniowe o przeciwnych biegunach, to w pewnym momencie, gdy się do siebie zbliżą, zaczną coraz bardziej się do siebie przyciągać.

A jeśli spróbujesz zbliżyć do siebie te same magnesy, ale z biegunami o tej samej nazwie, to w pewnej odległości będą one coraz bardziej utrudniać tę zbieżność, będą próbowały rozsunąć się na boki, jakby się odpychały.

Oznacza to, że w pobliżu magnesów znajduje się jakaś niematerialna materia, która wykazuje te właściwości, wywiera mechaniczny wpływ na magnesy, a siła tego efektu nie jest taka sama w różnych odległościach od magnesów, im bliżej tym silniejszy Ta niematerialna materia to tzw pole magnetyczne.

Nauka od dawna wiedziała, że ​​źródłem pola magnetycznego jest prąd elektryczny. W magnesach trwałych te mikroprądy są wewnątrz cząsteczek i atomów, ale takich prądów jest wiele, wiele, a całkowite pole magnetyczne to pole magnetyczne trwały magnes.

Jeśli weźmiemy oddzielny drut przewodzący prąd, to ma on również pole magnetyczne.I to pole magnetyczne może oddziaływać z innymi polami magnetycznymi w ten sam sposób. Oznacza to, że przewodnik z prądem oddziałuje z zewnętrznym polem magnetycznym.

Prawo interakcji przewodnika z prądem i polem magnetycznym zostało ustalone przez francuskiego fizyka Andre-Marie Ampere w pierwszej połowie XIX wieku.

Amper eksperymentalnie wykazał, że na przewodnik z prądem w polu magnetycznym działa siła, której kierunek i wielkość zależą od wielkości i względnego położenia prądu oraz wektora indukcji magnetycznej pola magnetycznego, w którym znajduje się przewodnik z prądem. Ta siła nazywa się dzisiaj Siła amperowa… Oto jego formuła:

Tutaj:

a jest kątem między kierunkiem prądu a wektorem indukcji magnetycznej;

B — indukcja magnetyczna zewnętrznego pola magnetycznego w miejscu przewodzenia prądu;

I to ilość prądu w przewodzie;

l jest aktywną długością przewodu przewodzącego prąd.

Wielkość siły działającej po stronie pola magnetycznego na przewodnik z prądem jest liczbowo równa iloczynowi modułu indukcji magnetycznej długości elementu przewodnika umieszczonego w polu magnetycznym i wielkości prądu w przewodniku, a także jest proporcjonalna do sinusa kąta między kierunkiem prądu a kierunkiem wektora indukcji magnetycznej.

Kierunek siły Ampera określa się zgodnie z regułą lewej ręki: jeśli lewa ręka jest ustawiona w taki sposób, że prostopadła składowa wektora indukcji magnetycznej B wchodzi w dłoń, a cztery wyciągnięte palce są skierowane w kierunku prądu, to kciuk zgięty pod kątem 90 stopni wskaże kierunek siły działającej na odcinek przewodu z prądem, czyli kierunek siły Ampera.

Ponieważ pole magnetyczne podlega zasadzie superpozycji pól, pole magnetyczne przewodnika z prądem i pole magnetyczne, w którym ten przewodnik się znajduje, sumują się w przestrzeni wokół przewodnika.

W rezultacie obraz interakcji prądu z polem magnetycznym wygląda tak, jakby drut był przepychany z obszaru, w którym pole magnetyczne jest bardziej skoncentrowane, do obszaru, w którym pole magnetyczne jest mniej skoncentrowane.

Obszar, w którym pole magnetyczne jest silniejsze, można sobie wyobrazić jako wypełniony ciasno rozciągniętymi włóknami, które mają tendencję do popychania przewodnika w kierunku, w którym włókna są słabsze.