Působení magnetického pole na vodič s proudem

Pokud se pokusíme dát dva stejné permanentní prstencové magnety k sobě s opačnými póly, pak se v určitém okamžiku, když se přiblíží, začnou k sobě více a více přitahovat.

A pokud se pokusíte přiblížit stejné magnety k sobě, ale se stejnojmennými póly, pak v určité vzdálenosti budou stále více bránit této konvergenci, budou se snažit rozšiřovat do stran, jako by se odpuzovaly.

To znamená, že v blízkosti magnetů je nějaká nehmotná hmota, která vykazuje tyto vlastnosti, působí na magnety mechanicky a síla tohoto efektu není stejná v různých vzdálenostech od magnetů, čím blíže je, tím je silnější. .Tato nehmotná záležitost se nazývá magnetické pole.

Věda již dlouho ví, že zdrojem magnetického pole je elektrický proud. V permanentních magnetech jsou tyto mikroproudy uvnitř molekul a atomů, ale takových proudů je mnoho, mnoho a celkové magnetické pole je magnetické pole. stálý magnet.

Pokud vezmeme samostatný vodič s proudem, pak má také magnetické pole.A toto magnetické pole je schopno interagovat s jinými magnetickými poli stejným způsobem. To znamená, že vodič s proudem interaguje s vnějším magnetickým polem.

Zákon o interakci vodiče s proudem a magnetickým polem stanovil francouzský fyzik André-Marie Ampere v první polovině 19. století.

Ampér experimentálně ukázal, že na vodič s proudem v magnetickém poli působí síla, jejíž směr a velikost závisí na velikostech a vzájemné poloze proudu a na vektoru magnetické indukce magnetického pole, ve kterém se vodič proudu nachází. Tato síla se dnes nazývá Ampérová síla… Zde je jeho vzorec:

Tady:

a je úhel mezi směrem proudu a vektorem magnetické indukce;

B — magnetická indukce vnějšího magnetického pole v místě vodiče s proudem;

I je množství proudu v drátu;

l je aktivní délka vodiče s proudem.

Velikost síly působící na stranu magnetického pole na vodič s proudem je číselně rovna součinu modulu magnetické indukce délky vodičového prvku umístěného v magnetickém poli a velikosti proudu. ve vodiči a je také úměrná sinusu úhlu mezi směrem proudu a směrem vektoru magnetické indukce.

Směr Ampérovy síly se určuje podle pravidla levé ruky: pokud je levá ruka umístěna tak, že kolmá složka vektoru magnetické indukce B vstupuje do dlaně a čtyři natažené prsty směřují ve směru proudu, pak palec, ohnutý na 90 stupňů, bude ukazovat směr síly působící na segment drátu s proudem, to znamená směr ampérové ​​síly.

Protože magnetické pole se řídí principem superpozice polí, magnetické pole vodiče s proudem a magnetické pole, ve kterém se vodič nachází, se v prostoru kolem vodiče sčítají.

Výsledkem je, že obraz interakce proudu s magnetickým polem vypadá, jako by se drát tlačil z oblasti, kde je magnetické pole více koncentrované, do oblasti, kde je magnetické pole méně koncentrované.

Oblast, kde je magnetické pole silnější, si lze představit jako vyplněnou pevně napnutými vlákny, která mají tendenci tlačit vodič ve směru, kde jsou vlákna slabší.