провідникам, віддаленим один від одного на відстані, течуть струми в одному напрямку і (рис. 17.6). Розглянемо провідник 2 в поле провідника зі струмом. Індукція магнітного поля, створеного провідником зі струмом на відстані, згідно (17.3), дорівнює
.
За законом Ампера на провідник 2 діє сила:
,
де - елемент довжини провідника 2:
. (17.8)
На такий же елемент довжини провідника 1 діє сила, рівна за величиною (17.8) і протилежна за напрямком. Оскільки закон (17.8) легко перевірити дослідним шляхом, то з нього може бути виведена основна електрична одиниця СІ - ампер. 1 ампер - це сила такого струму, при протіканні якого за двома нескінченним паралельним провідникам мізерно малого перерізу, розташованим один від одного на відстані 1 м у вакуумі, провідники взаємодіють з силою на кожен метр довжини провідника. З малюнка випливає, що струми, поточні в одному напрямку, притягуються, в протилежному - відштовхуються.
Рамка з струмом в магнітному полі
Помістимо квадратну рамку в однорідне магнітне поле, індукція якого (рис. 17.7). Сторона рамки дорівнює, сила струму, що тече по контуру, дорівнює. На боку рамки діють сили,,, Сили і рівні за величиною, спрямовані вздовж і взаємно компенсують один одного. Сили і рівні за величиною:
,
але спрямовані в протилежні сторони. Під дією цієї пари сил рамка буде повертатися навколо осі. Механічний обертальний момент, діючий на рамку, дорівнює сумі моментів сил і:
, (17.9)
,
,
де - кут між напрямками вектора магнітної індукції і магнітного моменту.
Максимальний момент діє на рамку тоді, коли силові лінії лежать у площині рамки:. Якщо або, то, причому в першому випадку рамка знаходиться в стані стійкої, у другому - нестійкої рівноваги (рис. 17.8а, б). З рис. 17.8а видно, що при малому відхиленні рамки від положення рівноваги момент сил, діючих на рамку, прагне повернути її в початкове рівновагу. При відхиленні ж рамки від положення рівноваги в другому випадку (рис. 17.8б) момент сил, діючих на неї, відводить її від положення рівноваги.
Рух заряджених частинок в магнітному полі
На провідник зі струмом у магнітному полі діє сила Ампера. Струм в свою чергу, це спрямований рух заряджених частинок. Сила струму дорівнює
,
де - заряд частинки, - концентрація рухомих заряджених частинок, - середня швидкість їх направленого руху, - площа поперечного перерізу провідника. Підставивши у вираз для, отримаємо
,
де - загальне число часток, що створюють струм. Тоді сила, що діє на окремий рухомий заряд - сила Лоренца, дорівнює
, (17.10)
де - кут між векторами швидкості і магнітної індукції.
Напрям сили Лоренца визначається для позитивно зарядженої частинки за правилом лівої руки. Якщо ліву руку розташувати так, що силові лінії поля входять в долоню, витягнуті чотири пальці спрямовані уздовж швидкості, то відігнутий великий палець вкаже напрям сили Лоренца (рис. 17.9). Для частинки з негативним зарядом напрям сили протилежно (рис. 17.10).
З формули (17.10) для сили Лоренца випливає, що магнітне полі не діє 1) на нерухому частку (при); 2) на нейтральну частку (при); 3) якщо швидкіс...
