Що таке сила ампера

Якщо в магнітне поле помістити металевий провідник з струмом, то на нього буде діяти сила з боку цього поля, сила Ампера. Струм в металі - це спрямований рух безлічі електронів, на кожен з яких діє сила Лоренца. Сили, що діють на вільні електрони, мають одну величину і однаковий напрямок. Складаючись один з одним, вони дають результуючу силу Ампера.

Сила отримала свою назву на честь французького фізика і природодослідника Андре Марі Ампера, який в 1820 році експериментально досліджував дію магнітного поля на провідник зі струмом. Змінюючи форму провідників, а також їх розташування в магнітному полі, Ампер визначив силу, діючу на окремі ділянки провідника.

Модуль сили Ампера пропорційний довжині провідника, силі струму в ньому і модулю індукції магнітного поля. Він залежить також від орієнтації даного провідника в магнітному полі, іншими словами, від кута, який утворює напрям струму по відношенню до вектора індукції магнітного поля.

Якщо індукція в усіх точках провідника однакова і магнітне поле однорідне, то модуль сили Ампера дорівнює добутку сили струму в провіднику, модуля магнітної індукції, в якому він знаходиться, довжини цього провідника і синуса кута між напрямками струму і вектора індукції магнітного поля. Дана формула вірна для провідника будь-якої довжини, якщо при цьому він повністю знаходиться в однорідному магнітному полі.

Для того щоб дізнатися напрямок сили Ампера, можна застосувати правило лівої руки: якщо поставити ліву руку так, щоб чотири її пальця вказували напрямок струму, при цьому лінії поля входили б в долоню, то напрямок сили Ампера покаже відігнутий на 90 ° великий палець.

Оскільки твір модуля вектора індукції магнітного поля на синус кута є модуль компоненти вектора індукції, яка спрямована перпендикулярно провіднику зі струмом, орієнтацію долоні можна визначити по цій компоненті. Перпендикулярна складова до поверхні провідника повинна при цьому входити в відкриту долоню лівої руки.

Для визначення напрямку сили Ампера існує інший спосіб, його називають правилом годинникової стрілки. Сила Ампера спрямована в ту сторону, звідки найкоротший поворот струму до поля видно проти годинникової стрілки.

Дія сили Ампера можна продемонструвати на прикладі паралельних струмів. Два паралельних дроти будуть відштовхуватися, якщо струми в них спрямовані протилежно один одному, і притягуватимуться, якщо напрямки струмів збігаються.