§ 42. ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЕСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ

Если известны направление и модуль вектора индукции магнитного поля В, тосилу магнитного взаимодействия электрического заряда движущегося со скоростью с электрическими зарядами, создающими это магнитное поле, можно определить, не зная ни величины зарядов, создающих магнитное поле, ни их скоростей и положения в пространстве.

Опыт показывает, что при произвольной ориентации векторов магнитное поле действует на электрический заряд с силой направленной перпендикулярно векторам определяемой выражением:

где — угол между векторами индукции магнитного поля и скорости электрического заряда (рис. 88).

Закон Ампера. Для нахождения силы действующей в магнитном поле на элемент прямого проводника с током длиной нужно определить сумму сил, действующих на отдельные

Рис. 88. Сила магнитного взаимодействия зависит от угла между вектором индукции магнитного поля и вектором скорости движения заряда

Рис. 89. Правило левой руки

движущиеся электрические заряды в этом элементе проводника. Будем считать, что все электроны в проводнике движутся с одинаковыми скоростями упорядоченного движения и вектор индукции магнитного поля имеет одинаковое значение по модулю и направлению по всей длине элемента проводника. Тогда полную силу действия магнитного поля на элемент проводника с током можно найти умножением величины силы действующей на один электрон, на число электронов, которые принимают участие в создании электрического тока в элементе проводника

где — концентрация свободных электронов в проводнике, — площадь поперечного сечения проводника, — длина элемента проводника. Используя известное выражение силы тока в проводнике можно выразить силу магнитного взаимодействия элемента проводника с током через величину силы тока в проводнике его длину и индукцию магнитного поля В в том месте, где расположен элемент проводника с током:

где — угол между элементом проводника и вектором индукции В. Это выражение называется законом Ампера.

Направление вектора силы Ампера можно определить, пользуясь правилом левой руки: если расположить левую руку так, чтобы выпрямленные четыре пальца указывали направление тока в проводнике, а плоскость ладони поставить перпендикулярно плоскости, проходящей через векторы В и и таким образом, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь, то отогнутый в плоскости ладони большой палец укажет направление вектора силы Ампера (рис. 89).

Используя выражения (4.15) и (4.18), можно определить силу действия магнитного поля бесконечного прямого проводника с

током на элемент проводника с током длиной на расстоянии

В случае взаимодействия параллельных проводников угол равен 90° и выражение (4.19) принимает вид: