88. ЗАКОН АМПЕРА
Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника (элемент тока), был установлен в 1820 г. Ампером. Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то мпер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Менян форму проводников и их расположение. Ампер сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока.
Модуль силы Ампера. Выяснить, от чего зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, можно с помощью установки, изображенной на рисунке 224.
Рис. 224
Магнитное поле создается постоянным магнитом и действует в основном на горизонтальный проводник. Сила измеряется с помощью специальных весов, связанных с проводником двумя стерженьками.
Увеличивая силу тока в два раза, можно заметить, что и действующая на проводник сила также увеличивается в два раза. Прибавив еще один магнит, мы примерно в два раза увеличиваем длину той части проводника, на которую действует магнитное поле. Сила при этом также увеличивается приблизительно в два раза. Используя разные магниты, можно установить, что магнитная сила (сила Ампера) прямо пропорциональна модулю вектора В.
Наконец, сила Ампера зависит от угла, образованного вектором В с проводником. В этом можно убедиться, меняя наклон подставки, на которой находятся магниты, так, чтобы изменялся угол между проводником и линиями магнитной индукции.
Конечно, все сделанные нами заключения носят качественный характер. Дадим теперь точную формулировку закона Ампера.
- Пусть вектор магнитной индукции В составляет с направлением отрезка проводника с током (элементом тока) угол а (рис. 225). (За направление элемента тока принимают направление, в котором по проводнику течет ток.) Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. Поэтому модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора В, перпен дикулярной проводнику, т. е. от 
и не зависит от составляющей В, направленной вдоль проводника. Выражение для модуля 
силы, действующей на малый отрезок проводника 
по которому течет ток 
со стороны магнитного поля с индукцией В, составляющей с элементом тока угол а, имеет вид:
Это выражение называют законом Ампера.
Направление силы Ампера. В рассмотренном выше опыте вектор 
перпендикулярен элементу тока и вектору В. Его направление определяется правилом левой руки. Заключается оно в следующем:
если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление действующей на отрезок проводника силы (рис. 226).
Применение закона Ампера. Зная направление и модуль силы, действующей на любой участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник. Для этого надо найти сумму сил, действующих на все участки проводника. Полная уверенность в справедливости закона Ампера вытекает из того, что вычисленное таким образом значение результирующей силы для любого замкнутого проводника совпадает с экспериментально определяемым значением силы.
Закон Ампера используется для расчета сил, действующих на проводники с током, во многих технических устройствах, в частности в электродвигателях.
Действие всех электродвигателей основано на использовании силы Ампера. По обмотке вращающейся части двигателя (ротора) протекает электрический ток. Мощный электромагнит создает магнитное поле, которое действует на проводники с током и заставляет их двигаться. Ротор изготовляется из стальных пластин, а полюсам электромагнита придается специальная форма, с тем чтобы сконцентрировать магнитную индукцию в местах, где располагается обмотка ротора.
Специальные устройства обеспечивают такое направление токов в обмотках, чтобы магнитное взаимодействие создавало момент силы, приводящий к непрерывному вращению ротора.
Рис. 225
Рис. 226
