Формула силы Ампера

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сила Ампера – сила, действующая на проводник тока, находящийся в магнитном поле и равная произведению силы тока в проводнике, модуля вектора индукции магнитного поля, длины проводника и синуса угла между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике.

$F = I \cdot B \cdot L \cdot \sin \alpha$

Здесь $F$ – сила Ампера, $I$ – сила тока в проводнике, $B$ – модуль вектора индукции магнитного поля, $L$ – длина участка проводника, на который воздействует магнитное поле, $\alpha$ – угол между вектором индукции магнитного поля и направления тока.

Единица измерения силы – Н (ньютон).

Сила Ампера — векторная величина. Сила Ампера принимает своё наибольшее значение когда векторы индукции и направления тока перпендикулярны ( $\alpha = 90 ^\circ$ ).

Направление силы ампера определяют по правилу левой руки:

Если вектор магнитной индукции входит в ладонь левой руки и четыре пальца вытянуты в сторону направления вектора движения тока, тогда отогнутый в сторону большой палец показывает направление силы Ампера.

Исторически электрическим током принято считать движение положительного заряда, то есть направление сила тока – от плюса к минусу.

Примеры решения задач по теме «Сила Ампера»

ПРИМЕР 1

Задание	Найти силу Ампера, действующую на прямой проводник длиной 3 м, по которому проходит ток силой 7 А. Вектор магнитной индукции составляет угол $30 ^\circ$ с проводником, его абсолютное значение – 2 Тл.
Решение	Электрический ток течёт по проводнику, значит направлен он также, как расположен проводник. Следовательно, угол между вектором магнитной индукции и проводником равен углу между ним и вектором движения тока. Остаётся только подставить значения в формулу: $F = I \cdot B \cdot L \cdot \sin \alpha = 7 \cdot 2 \cdot 3 \cdot \sin 30 ^\circ = 42 \cdot \frac{1}{2} = 21 (H)$
Ответ	Сила ампера равна 21 ньютон.

ПРИМЕР 2

Задание

На рисунке изображены два параллельно расположенных проводника, указаны направления сил тока и вектора магнитной индукции. В ответе указать, каким образом будет действовать на них сила Ампера (сближать проводники, отталкивать или действовать как-то иначе). Как изменится ситуация, если направить вектор магнитной индукции параллельно проводникам?

Решение

Определим направление силы Ампера по правилу левой руки. Очевидно, если расположить левую руку так, чтобы вектор $\bar{B}$ входил в ладонь, а пальцы направить по линии движения тока в первом случае (вертикально вверх), то отогнутый большой палец будет направлен от наблюдателя. Также будет направлена и сила Ампера. Во втором проводнике ток направлен вертикально вниз, а сила Ампера – на наблюдателя. Оказалось, что под действием силы Ампера первый проводник отталкивается от наблюдателя, а второй притягивается к нему.

Пусть вектор $\bar{B}$ сонаправлен движению тока в первом проводнике, тогда

$\widehat{\bar{B},\bar{I_{1}}} = 0 ^\circ$ и $\widehat{\bar{B},\bar{I_{2}}} = 180 ^\circ$

При вычислении силы Ампера нас интересуют не сами углы, а их синусы:

$\sin 0 ^\circ = 0$ и $\sin 180 ^\circ = 0$

Сила Ампера в обоих проводниках равна нулю.

Ответ

Если вектор магнитной индукции направлен так, как показано на рисунке, то сила Ампера в первом проводнике будут направлена на наблюдателя, во втором – от него. Если вектор магнитной индукции направить параллельно проводникам, то сила Ампера возникать не будет.

Понравился сайт? Расскажи друзьям!