Сила Ампера

Введення поняття магнітної взаємодії було зручним на прикладі пооди­ноких зарядів, що рухаються. Силову характеристику магнітного поля, за аналогією з силовою характеристикою електричного поля, також зручно вводити для поодинокого заряду, що рухається. Однак на прак­тиці мають справу не з поодинокими зарядами, а з величезною кількістю зарядів у провіднику з струмом.

Якщо провідник зі струмом вмістити у зовнішнє магнітне поле, то його дія силами Лоренца на кожний електрон провідності дуже слабка, але таких електронів у провіднику величезна кількість, і рухаються вони практично паралельно один одному. Тому сума дуже багатьох однаково напрямлених сил Лоренца дає величезну результуючу силу (силу Ампе­ра), здатну викликати рух всієї ділянки провідника, яка опинилась у магнітному полі.

Умовна модель: сила, з якою одна мурашка діє на один біб, мала. "Сили тяги" багатьох мурашок, прикладені до багатьох бобів на візочку, дода­ються і (при великому терті між бобами і поверхнею, або при наявності огороджуючого борту) можуть привести візочок у рух.

Нехай ділянка l металевої пластини П, що здатна рухатись і замикає собою коло постійного струму, опинилась у магнітному полі. На кож­ний електрон провідності діє сила Лоренца.

Результуюча сила:

.

отже:

(під дією F_A пластина може прийти в рух).

Звідси ще одна формула В:

Напрям сили Ампера (і сили Лоренца) зручно визначати, користуючись "правилом лівої руки": якщо ліву руку розташувати так, щоб силові лінії входили в долоню, чотири пальці співпадали з напрямом струму, то великий, відхилений на 90° палець покаже напрям сили Ампера.

Закон взаємодії прямолінійних провідників зі струмом (закон Ампера)

Нехай по двох "нескінченно довгих" провідни­ках (довжина яких значно більша, ніж діаметр) ідуть паралельні струми I₁ та І₂, провідники — у повітрі. Кожний з провідників виявляється у магнітному полі другого провідника.

Так, магнітне поле струму I₁ діє на ділянку дов­жиною l провідника зі струмом I₂ силою Ампе­ра (у цьому випадку = 1).

Укажемо без виведення: індукція магнітного поля, що створюється в деякій точці простору нескінченно довгим провідником зі струмом, прямо пропорційна силі струму у провіднику і обернено пропорційна довжині кола лінії індукції, що проходить через цю точку.

Вводиться узгоджуючий розмірно-числовий коефіцієнт — магнітна стала, яка дорівнює .

Тоді:

Підставимо вираз В у формулу сили взаємодії провідників, врахував­ши, що R = d:

- закон Ампера.