Силы Лоренца и Ампера

На частицу с электрическим зарядом Q, движущуюся в магнитном поле со скоростью v, действует сила Лоренца.

или

Направление силы Лоренца действующей на положительно заряженную частицу определяется по правилу левой руки: если расположить ладонь левой руки так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением движения частицы , то отставленный большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на заряженную частицу в магнитном поле (рис.12,рис.13). Если частица заряжена отрицательно, то сила Лоренца равна по модулю, но противоположна по направлению силе действующей на положительную частицу (рис.13).

Если на заряженную частицу действует не только магнитное поле с индукцией , но и электрическое поле с напряженностью , то результирующая сила равна

Силу называют обобщенной силой Лоренца.

На проводник с электрическим током, находящийся в магнитном поле, действует сила Ампера. На элемент длины dl проводника с током силой I, находящегося в магнитном поле с индукцией B действует сила ампера dF_А

На проводник длины l действует сила Ампера F_А

a - угол между направлением тока в проводнике и вектором (рис.14).

Направление силы F_A можно найти по правилу левой руки: если расположить ладонь левой руки так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением электрического тока в проводнике, то отставленный большой палец укажет направление силы Ампера, действующей на проводник в магнитном поле (рис.15).

Если в магнитное поле поместить рамку с током, то под действием пары сил рамка будет стремится повернуться так, чтобы ее нормаль , а следовательно и магнитный момент совпадали по направлению с вектором индукции поля (рис.16).

Два проводника с током создают собственные магнитные поля, при этом если токи текут в противоположных направлениях, то проводники отталкиваются, если в одинаковом, то притягиваюбтся.

Проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает пондемоторную силу, обусловленную силами Ампера. При перемещении проводника поле с током поле совершает работу. Рассмотрим линейный проводник длиной l с током I, перемещающийся в однородном магнитном поле (рис.17)

- площадь очерчиваемая проводником при его перемещении в магнитном поле, - магнитный поток пронизывающий эту площадь.

Если в переменном в пространстве (магнитная индукция поля меняется от точки к точке) магнитном поле перемещается замкнутый контур с током, т.е. его площадь при перемещении не изменяется, то при перемещении будет изменяться магнитный поток через контур. Такая ситуация возможна, например, при удалении или приближении контура к постоянному магниту или при вращении контура в постоянном магнитном поле. При этом силами Ампера также будет совершаться работа, определяемая по той же формуле

В данном случае

Если в магнитном поле перемещается замкнутый контур, имеющий N витков, а магнитный поток через каждый из витков равен DΦ, тогда работа сил Ампера равна

Y - полный магнитный поток, сцепленный со всеми N витками, называемый потокосцеплением; I – ток индукции, L – коэффициент самоиндукции (индуктивность).