ля можуть бути визначені напрям вектора магнітної індукції та його модуль за допомогою вимірювання сили, діючої на ділянку провідника зі струмом.
2.3 Модуль сили Ампера
Нехай вектор магнітної індукції В становить кут з напрямком відрізка провідника із струмом. Досвід показує, що магнітне поле, вектор індукції якого спрямований вздовж провідника зі струмом, не надає ніякої дії на струм. Тому модуль сили залежить лише від модуля складової вектора В, перпендикулярної провіднику, тобто від, і не залежить від паралельної складової вектора В , спрямованої уздовж провідника.
Максимальна сила Ампера дорівнює:
В
їй відповідає. При довільному значенні кута сила пропорційна НЕ , а складової. Тому вираз для модуля сили F , діючої на малий відрізок провідника, по якому тече струм I , з боку магнітного поля з індукцією, складової з елементом струму кут, має вигляд:
В В В
Це вираз називають законом Ампера.
Сила Ампера дорівнює добутку вектора магнітної індукції на силу струму, довжину ділянки провідника і на синус кута між магнітною індукцією і ділянкою провідника.
В
2.4 Напрямок сили Ампера
У розглянутому вище досвіді вектор перпендикулярний елементу струму і вектору . Його напрямок визначається правилом лівої руки:
якщо ліву руку розташувати так, щоб перпендикулярна до провіднику складова вектора магнітної індукції В входила в долоню а чотири витягнутих пальці були спрямовані у напрямку струму, то відігнутий на 90 В° великий палець покаже напрям сили, що діє на відрізок провідника
За одиницю магнітної індукції можна прийняти магнітну індукцію однорідного поля, в якому на ділянку провідника довжиною 1 м при силі струму в ньому 1 А діє з боку поля максимальна сила F m = 1 Н .
Одиниця магнітної індукції отримала назву тесла на честь югославського вченого-електротехніка Н. Тесла.
Спираючись на вимірювання сили, що діє з боку магнітного поля на ділянку провідника зі струмом, можна визначити модуль вектора магнітної індукції.
3. Експериментальне визначення індукції магнітного поля і дослідження сили Ампера
В
Досвідчений закон Ампера встановлює залежність величини сили, що діє на прямолінійний ділянка провідника із струмом, поміщений в магнітне поле, від основної характеристики магнітного поля - вектора індукції магнітного поля :
В
де l - довжина активної частини прямолінійної ділянки провідника, по якому протікає струм силою I , В- чисельну значення вектора індукції магнітного поля в місці розташування провідника, - кут між напрямком осі провідника і напрямком вектора ,
Якщо провідник розташувати так, щоб = 90 В°, то
В
Таким чином, вимірявши діючу силу в ньютонах, величину струму в амперах і довжину активної частини провідника в метрах, легко визначити величину індукції магнітного поля.
У даній експериментальній роботі необхідно визначити індукцію магнітного поля В між полюсами різних підковоподібних магнітів, а також експериментально перевірити пряму пропорційну залежність сили F від величини струму, довжини активної частини провідника і індукції магнітного поля:
Залишаючи черзі дві величини, що входять у формулу, постійними, можна встановити залежність сили, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, від третьої величини. Оскільки у формулу входять три величини, від яких залежить величина сили, то і потрібно провести три серії вимірювань.
3.1. Опис і принцип дії установки
Для робіт використовується наступне обладнання: електродинамічна рамка, штатив з приладдям, лабораторні ваги з важками, лабораторні амперметр і реостат, джерело постійної напруги на 4-6 В, два або три підковоподібних магніту.
Збирають установку як показано на малюнку 13, а також на фотографіях у додатку № 1 і врівноважують ваги. Саморобну рамку з відводами включають в ланцюг за схемою малюнка 14. Магніт для стійкості встановлюють або на немагнітною коробці, відповідного розміру, або на спеціальній підставці з дерева. Всі вживані в роботах магніти доцільно попередньо перенумерувати незмивною фарбою.
На провідник з струмом, поміщений в магнітне постійного подковообразного магніту поле діє сила Ампера. Отже, замикаючи електричний ланцюг, рівновагу ваг порушується за рахунок дії сили Ампера з боку магнітного поля.
врівноважуючи ваги з допомогою важків, можна визначити значення сили тяжіння, а отже і сили Ампера.
В
Знаючи довжину активної частини провідника, силу струму в ланцюзі, можна обчислити індукцію магнітного поля даного подковообразного магніту.
В
