Физика
3.3.3. Сила Ампера, её направление и величина
Сила Ампера
Формулировки экспериментального закона: на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила; эта сила называется силой Ампера.
Формула экспериментальной связи физических величин и словесное изложение формулы: сила Ампера зависит от величины тока в проводнике, от индукции магнитного поля и от ориентации проводника относительно силовых линий индукции. Общий вид закона для любых полей и любых проводников изучается в вузе.
В школе рассматривается случай, когда магнитное поле однородно, а проводник прямолинейный и жесткий (не гнется). Проводник не меняет ориентации в магнитном поле и не меняет своей формы (не гнется) во время движения. Тогда FА = [I·l,B], FА = B∙I∙l∙sinα.
Расшифровка формулы: для случая, когда магнитное поле однородно, а проводник прямолинейный и жесткий, т.е. проводник не меняет ориентации в магнитном поле и не меняет своей формы во время движения, модуль силы Ампера FА равен произведению модуля магнитной индукции B на силу тока в проводнике I, на длину проводника l и на синус угла между вектором индукции магнитного поля и проводником sinα с учетом направления тока в нем.
Для определения направления силы Ампера проще, чем общим правилом математики для определения направления векторного произведения, пользоваться экспериментально подобранным правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление силы Ампера. (Правило работает в единственном случае: при взаимно перпендикулярном расположении вектора индукции В и направления силы тока I в проводнике длиной l).
Смысл константы (фундаментальная / нефундаментальная): вектор магнитной индукции появляется в этой формуле как новая константа, которая оказывается разной для разных полей, и характеризует каждый раз конкретное магнитное поле. Этот экспериментальный закон можно рассматривать как определение магнитной индукции для однородных магнитных полей.
Условия применения закона: приведен пример, когда закон применяется для случая однородного магнитного поля, прямолинейного и жесткого проводника (проводник не меняет ориентации в магнитном поле и не меняет своей формы во время движения). В вузе получен закон для произвольных полей, произвольных проводников и любой их взаимной ориентации; все перечисленное (B, l, I, угол α) в отдельности и все вместе может быть переменным во времени.
На рисунке с помощью «правила стрелы» изображено направление тока. Правило стрелы применяют для изображения направления вектора, перпендикулярного плоскости рисунка: если движение направлено «к нам», то ставим точку (видим острие стрелы), если «от нас», то ставим крест (видим оперение стрелы).
Другие материалы по данной теме
Формула
\({F_A} = IBl\sin \alpha \)
Видео
6.8. Сила Ампера