Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца

Электрический ток — это упорядоченно движущиеся наряженные частицы. Поэтому действие магнитного поля на проводник с током есть результат действия поля на движущиеся заряженные частицы внутри проводника. Найдем силу, действующую на одну частицу.

 

Модульсилы Лоренца равен отношению модуля силы F, действующей на участок проводника длиной , к числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся в этом участке проводника:

Рассмотрим отрезок тонкого прямого проводника с током (рис. 1.23). Пусть длина отрезка и площадь поперечного сечения проводника S настолько малы, что вектор индукции магнитного поля можно считать одинаковым в пределах этого отрезка проводника. Сила тока l в проводнике связана с зарядом частиц q, концентрацией заряженных частиц (числом зарядов в единице объема) и скоростью их упорядоченного движения следующей формулой:

Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля на выбранный элемент тока, равен:

Подставляя в эту формулу выражение (1.4) для силы тока, получаем:

где N = nS — число заряженных частиц в рассматриваемом объеме. Следовательно, на каждый движущийся заряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная:

где — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции. Сила Лоренца перпендикулярна векторам и . Ее направление определяется с помощью того же правила левой руки, что и направление силы Ампера: если левую руку распололсить так, чтобы составляющая магнитной индукции , перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90° большой палец укажет направление действующей на заряд силыЛоренца F_л (рис. 1.24).

Электрическое поле действует на заряд q с силой . Следовательно, если есть и электрическое поле, и магнитное поле, то суммарная сила , действующая на заряд, равна:

= _эл + _л.

Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работы. Согласно теореме о кинетической энергии (см. учебник физики для 10 класса) это означает, что сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости частицы.

Движение заряженной частици в однородном магнитном поле. Рассмотрим движение частицы с зарядом q в однородном магнитном поле , направленном перпендикулярно к начальной скорости частицы (рис. 1.25).

Сила Лоренца зависит от модулей векторов скорости частицы и индукции магнитного поля.
Так как магнитное поле не меняет модуль скорости движущейся частицы, то остается неизменным и модуль силы Лоренца. Эта сила перпендикулярна скорости и, следовательно, определяет центростремительное ускорение частицы. Неизменность по модулю центростремительного ускорения частицы, движущейся с постоянной по модулю скоростью, означает, что частица равномерно движется по окружности радиусом r. Определим этот радиус.

Использование действия магнитного поля на движущийся заряд. Действие магнитного поля на движущийся заряд широко используют в современной технике. Достаточно упомянуть телевизионные трубки (кинескопы), в которых летящие к экрану электроны отклоняются с помощью магнитного поля, создаваемого особыми катушками.

Сила Лоренца используется и ускорителе заряженных частиц (циклотрон) для получения частиц с большими энергиями. Циклотрон состоит из двух полых полуцилиндров (дуантов) 3, находящихся в однородном магнитном поле (рис. 1.26). Между дуантами создается переменное электрическое поле. Согласно формуле (1.6) при увеличении скорости частицы / радиус окружности (траектории 2), по которой движется частица, увеличивается. Период обращения частицы не зависит от скорости (см. формулу (1.7)), и, следовательно, через полпериода, вследствие изменения направления электрического поля, частица снова оказывается в ускоряющем ее поле и т. д. На последнем витке частица вылетает из циклотрона.

На действии магнитного поля основано также и устройство приборов, позволяющих разделять заряженные частицы по их уденьиым зарядам, т. е. по отношению заряда частицы к ее массе, и по полученным результатам точно определять массы частиц. Такие приборы получили название масс-электрографов.

На рисунке 1.27 изображена принципиальная схема простейшего масс-электрографа. Вакуумная камера прибора помещена в магинитое поле (вектор индукции перпендикулярен рисунку). Ускорение электрическим полем заряженные частицы (электроны или ионы), описав дугу, попадают на фотопластинку, где оставляют след, позволяющий с высокой точностью измерить радиус траектории r. По этому радиусу определяется удельный заряд иона. Зная заряд иона, легко вычислить его массу.

На движущуюся заряженную часчицу со стороны магнитного поля действует сила Лоренца. Эта сила перпендикулярна скорости и не совершает работы.

 

1. Чему равен модуль силы Лоренца!
2. Как движется заряженная частица в однородном магнитном поле, если начальная скорость частицы перпендикулярна линиям магнитной индукции!
3. Как определить направление силы Лоренца!

Дей­ствие маг­нит­но­го поля на дви­жу­щий­ся элек­три­че­ский заряд

1. «Модели эфиров»

Если бы Андре Мари Ампер (рис. 1) знал о дей­ствии элек­три­че­ско­го тока, то про­дви­нул­ся го­раз­до даль­ше в своих от­кры­ти­ях.

Рис. 1. Андри Мари Ампер (Ис­точ­ник)

Как и мно­гие учё­ные того пе­ри­о­да Ампер при­дер­жи­вал­ся «мо­де­ли эфира»: элек­три­че­ский ток – эфир, некая жид­кость, ко­то­рая про­те­ка­ет по про­вод­ни­кам. Имен­но от­сю­да и сам тер­мин «элек­три­че­ский ток» - то, что течёт. Толь­ко в самом конце XIX века – вна­ча­ле ХХ мо­де­ли эфи­ров стали от­хо­дить, а на смену им стали по­яв­лять­ся новые мо­де­ли адек­ват­нее от­ра­жа­ю­щие на­блю­да­е­мые яв­ле­ния. В част­но­сти были от­кры­ты ка­тод­ные лучи, была вы­яв­ле­на ра­дио­ак­тив­ность, про­ве­де­ны ис­сле­до­ва­ния Фа­ра­дея по элек­тро­ли­зу – всё это на­во­ди­ло на мысль о су­ще­ство­ва­нии за­ря­жён­ных ча­стиц, ко­то­рые как-то дви­жут­ся.

 

2. Электронная модель Хендрика Лоренца

Се­рьёз­ную мо­дель пред­ло­жил учё­ный Хенд­рик Ло­ренц (рис. 2) так на­зы­ва­е­мую «элек­трон­ную мо­дель». При об­ра­зо­ва­нии кри­стал­ли­че­ской ре­шёт­ки ме­тал­лов, от каж­до­го атома ме­тал­ла от­ры­ва­ет­ся по од­но­му внеш­не­му элек­тро­ну, таким об­ра­зом, в узлах кри­стал­ли­че­ской ре­шёт­ки на­хо­дят­ся по­ло­жи­тель­ные ионы, а в объ­ё­ме этой ре­шёт­ки почти сво­бод­но могут дви­гать­ся элек­тро­ны (рис. 3).

Рис. 2. Хенд­рик Ло­ренц (Ис­точ­ник)

Такая мо­дель яв­ля­ет­ся до­ста­точ­но устой­чи­вой, по­то­му что дей­ству­ют элек­тро­ста­ти­че­ские силы между по­ло­жи­тель­но за­ря­жён­ной ре­шёт­кой и элек­трон­ным окру­же­ни­ем. Имен­но по­это­му ме­тал­лы до­ста­точ­но проч­ны для раз­ря­же­ния, но в то же время, ковки.

Рис. 3. Кри­стал­ли­че­ская ре­шет­ка (Ис­точ­ник)

Мо­дель, пред­ло­жен­ная Ло­рен­цом, хо­ро­ша хотя бы тем, что до­ста­точ­но легко объ­яс­ня­ла воз­ник­но­ве­ние элек­три­че­ско­го тока в ме­тал­лах. При обыч­ных усло­ви­ях эти элек­тро­ны на­хо­дят­ся в бес­по­ря­доч­ном дви­же­нии во­круг кри­стал­ли­че­ской ре­шёт­ки. И толь­ко при по­да­че раз­но­сти по­тен­ци­а­лов на конце про­вод­ни­ка, когда внут­ри про­вод­ни­ка по­яв­ля­ет­ся элек­три­че­ское поле, кроме этой ха­о­ти­че­ской со­став­ля­ю­щей по­яв­ля­ет­ся дру­гая – упо­ря­до­чен­ная со­став­ля­ю­щая или на­прав­лен­ное дви­же­ние. Имен­но это дви­же­ние, со­глас­но мо­де­ли Ло­рен­ца, пред­став­ля­ет собой элек­три­че­ский ток.

Так, со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля на про­вод­ник с током (I), дей­ству­ет сила Ам­пе­ра пер­пен­ди­ку­ляр­ная на­прав­ле­нию тока и на­прав­ле­нию линии маг­нит­но­го поля. (Рис. 4)

Рис. 4. На­прав­лен­ное дви­же­ние (Ис­точ­ник)

«Если элек­три­че­ский ток пред­став­ля­ет собой на­прав­лен­ное дви­же­ние за­ря­дов, то не будет ли со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля дей­ство­вать такая же сила» - при­мер­но, так рас­суж­дал Ло­ренц. В вы­ра­же­ние для силы Ам­пе­ра (1.1.) вме­сто силы тока под­ста­вим опре­де­ле­ние силы тока – от­но­ше­ние пе­ре­не­сен­но­го за­ря­да в про­вод­ни­ке ко вре­ме­ни, за ко­то­рое было осу­ществ­ле­но дан­ное пе­ре­не­се­ние.

(1.1)

(1.2)

Также за­ме­тим, что от­но­ше­ние эле­мен­та длины про­вод­ни­ка к ин­тер­ва­лу вре­ме­ни – ско­рость дви­же­ния за­ря­да.

(1.3)

Тогда вы­ра­же­ние при­ни­ма­ет вид (6.4.). Мо­дуль силы равен про­из­ве­де­нию ве­ли­чи­ны маг­нит­ной ин­дук­ции поля на ко­ли­че­ство пе­ре­но­си­мо­го через про­вод­ник за­ря­да на ско­рость ча­стиц, ко­то­рые пе­ре­но­сят заряд и на синус угла между на­прав­ле­ни­ем дви­же­ния за­ря­да и на­прав­ле­ни­ем век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции.

(1.4)

Учтём, что но­си­те­ля­ми элек­три­че­ско­го тока в про­вод­ни­ке яв­ля­ют­ся элек­тро­ны, ве­ли­чи­на за­ря­дов ко­то­рых оди­на­ко­ва. По­это­му можно за­пи­сать, что со­во­куп­ный заряд, пе­ре­но­си­мый через по­пе­реч­ное се­че­ние про­вод­ни­ка – про­из­ве­де­ние эле­мен­тар­но­го за­ря­да на ко­ли­че­ство элек­тро­нов пе­ре­но­си­мых через по­пе­реч­ное се­че­ние про­вод­ни­ка.

(1.5)

(1.6)

Вывод при­ве­ден­ной фор­му­лы был су­гу­бо фор­маль­ным, од­на­ко, даже такой вывод поз­во­лял пред­по­ло­жить, что не толь­ко на про­вод­ник с током, но и на от­дель­ный заряд в маг­нит­ном поле будет дей­ство­вать сила со сто­ро­ны этого поля. Пред­по­ло­жим, что число за­ря­дов равно еди­ни­це и этот заряд дви­жет­ся не внут­ри кри­стал­ли­че­ской ре­шёт­ки, а в сво­бод­ном про­стран­стве. Воз­ни­ка­ет во­прос: что про­изой­дёт с этим за­ря­дом, если он вой­дёт в об­ласть, где су­ще­ству­ет од­но­род­ное маг­нит­ное поле? Со­глас­но нашей ги­по­те­зе, на ча­сти­цу, дви­жу­щу­ю­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле, долж­на дей­ство­вать сила, ко­то­рая пер­пен­ди­ку­ляр­на ско­ро­сти этой ча­сти­цы (по­сколь­ку имен­но так будет на­прав­лен элек­три­че­ский ток, свя­зан­ный с дви­же­ни­ем этих ча­стиц) и пер­пен­ди­ку­ляр­на ли­ни­ям маг­нит­но­го поля. Ве­ли­чи­на этой силы будет опре­де­лять­ся так:

3. Проверка гипотезы Лоренца – принцип работы электронно-лучевой трубки

От­кры­тие ка­тод­ных лучей, а также ра­дио­ак­тив­но­сти поз­во­ли­ли про­ве­рить экс­пе­ри­мен­таль­но ги­по­те­зу Ло­рен­ца. Вос­поль­зу­ем­ся элек­трон­но-лу­че­вой труб­кой (рис. 5)

Рис. 5. Элек­трон­но-лу­че­вая труб­кой (Ис­точ­ник).

В ва­ку­ум­ной труб­ке раз­ме­ще­ны две пла­сти­ны: анод и катод. На катод по­да­ёт­ся от­ри­ца­тель­ный по­тен­ци­ал, на анод – по­ло­жи­тель­ный. Для того чтобы в труб­ке воз­ник­ли сво­бод­ные элек­тро­ны, катод на­гре­ва­ет­ся нитью на­ка­ла. Сво­бод­ные элек­тро­ны ме­тал­ли­че­ско­го ка­то­да вб­ли­зи его по­верх­но­сти могут по­ки­дать эту по­верх­ность, об­ла­дая вы­со­кой ки­не­ти­че­ской энер­ги­ей за счёт на­гре­ва­ния – яв­ле­ние тер­мо­элек­трон­ной эмис­сии. Сво­бод­ные элек­тро­ны, по­ки­нув­шие по­верх­ность ка­то­да, по­па­да­ют в зону дей­ствия элек­три­че­ско­го поля между ано­дом и ка­то­дом. Линии на­пря­жён­но­сти этого поля на­прав­ле­ны от анода к ка­то­ду. Элек­тро­ны, бу­дучи от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ны­ми ча­сти­ца­ми, дви­жут­ся от ка­то­да к аноду – про­тив линии на­пря­жён­но­сти поля. Так в труб­ке воз­ни­ка­ет элек­три­че­ский ток, на­прав­лен­ный от анода к ка­то­ду. Если ис­поль­зо­вать анод, по­кры­тый спе­ци­аль­ным ма­те­ри­а­лом, ко­то­рый све­тит­ся при по­па­да­нии на него за­ря­жён­ных ча­стиц, можно про­на­блю­дать место по­па­да­ния элек­тро­нов по све­то­во­му пятну. Имен­но так и ра­бо­та­ет элек­трон­но-лу­че­вая труб­ка. При по­да­че на­пря­же­ния на анод и катод мы видим неболь­шое зе­лё­ное пятно на аноде – это место бом­бар­ди­ров­ки экра­на элек­тро­на­ми.

4. Опыты с осциллографом

Если вос­поль­зо­вать­ся ос­цил­ло­гра­фом (рис.6), то будет по­ка­за­но не све­то­вое пятно, а све­тя­ща­я­ся линия. Когда одним из по­лю­сов под­во­дят к го­ри­зон­таль­ной линии, на­хо­дя­щей­ся на ос­цил­ло­гра­фе – она от­кло­ня­ет­ся от сво­е­го пер­во­на­чаль­но­го зна­че­ния в на­прав­ле­нии пер­пен­ди­ку­ляр­ном на­прав­ле­нию ско­ро­сти и на­прав­ле­нию линий маг­нит­но­го поля, по­сколь­ку маг­нит­ное поле на­прав­ле­но от се­вер­но­го по­лю­са к юж­но­му. Это на ка­че­ствен­ном уровне под­твер­жда­ет ги­по­те­зу.

По­пы­та­ем­ся по­лу­чить не толь­ко ка­че­ствен­ные, но и ко­ли­че­ствен­ные ре­зуль­та­ты. Для этого будем про­ве­рять за­ви­си­мость силы дей­ству­ю­щей со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля от раз­лич­ных фак­то­ров. В част­но­сти от ско­ро­сти дви­же­ния элек­тро­нов. Каким об­ра­зом можно по­ме­нять ско­рость дви­же­ния элек­тро­нов в ос­цил­ло­гра­фе? При по­мо­щи ре­гу­ли­ров­ки яр­ко­сти линии на ос­цил­ло­гра­фе можно из­ме­нить ско­рость дви­же­ния элек­тро­нов в ос­цил­ло­гра­фе. Чем ярче линия – тем быст­рее дви­жет­ся элек­тро­ны внут­ри труб­ки. Если под­не­сти маг­нит к ос­цил­ло­гра­фу се­вер­ным по­лю­сом и ме­нять ско­рость дви­же­ния элек­тро­нов – то по мере умень­ше­ния яр­ко­сти – ис­ка­же­ние лини также будет умень­шать­ся. Это озна­ча­ет, что сила, дей­ству­ю­щая со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля на элек­тро­ны, при умень­ше­нии ско­ро­сти элек­тро­нов тоже умень­ша­ет­ся. Более точ­ные из­ме­ре­ния дадут нам пря­мую про­пор­ци­о­наль­ность между силой, дей­ству­ю­щей со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля на дви­жу­щи­е­ся за­ря­ды и ско­ро­стью этих за­ря­дов. Сила, дей­ству­ю­щая на за­ря­ды со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля, про­пор­ци­о­наль­на ин­дук­ции – если под­не­сти несколь­ко маг­ни­тов к ос­цил­ло­гра­фу, то ис­ка­же­ние будет го­раз­до силь­нее. Ве­ли­чи­на силы дей­ству­ю­щей со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля на дви­жу­щий­ся заряд за­ви­сит от вза­им­но­го на­прав­ле­ния век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции и век­то­ра ско­ро­сти дви­же­ния ча­стиц – при под­не­се­нии маг­ни­тов к ос­цил­ло­гра­фу южным по­лю­сом – линия будет ис­ка­жать­ся в про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нии.

Рис. 6. Ос­цил­ло­граф (Ис­точ­ник)

5. Электромагниты

Обоб­щим вы­во­ды из про­де­лан­ных экс­пе­ри­мен­тов. На дви­жу­щий­ся в маг­нит­ном поле заряд (q) со сто­ро­ны маг­нит­но­го поля дей­ству­ет сила (F), на­прав­ле­ние ко­то­рой за­ви­сит от вза­им­но­го на­прав­ле­ния век­то­ра ско­ро­сти дви­же­ния () за­ря­да и век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции поля (В). Ве­ли­чи­на силы про­пор­ци­о­наль­на ско­ро­сти дви­же­ния за­ря­да и мо­ду­лю маг­нит­ной ин­дук­ции. На­прав­ле­ние силы опре­де­ля­ет­ся по пра­ви­лу «Левой руки» (рис. 4).

(1.7)

Таким об­ра­зом, по­лу­чен­ное ранее вы­ра­же­ние для силы, опи­сы­ва­ет вза­и­мо­дей­ствие маг­нит­но­го поля с дви­жу­щим­ся в этом поле элек­три­че­ским за­ря­дом. От­кры­тие силы дей­ствия маг­нит­но­го поля на дви­жу­щий­ся в нём заряд стало воз­мож­ным толь­ко бла­го­да­ря улуч­ше­нию пред­став­ле­ний о стро­е­нии ве­ще­ства, элек­три­че­ском токе в ме­тал­лах, дви­же­нии за­ря­жен­ных ча­стиц. И огром­ную роль во всех этих за­да­чах сыг­рал Ло­ренц, по­это­му от­кры­тая сила и по­лу­чи­ла на­зва­ние – сила Ло­рен­ца.

6. Выводы

Сде­ла­ем ещё несколь­ко за­ме­ча­ний.

1. Век­тор силы Ло­рен­ца пер­пен­ди­ку­ля­рен век­то­ру ско­ро­сти

(1.8)

(1.9)

(1.10)

2. Если сила пер­пен­ди­ку­ляр­на век­то­ру ско­ро­сти, то такая сила на­зы­ва­ет­ся цен­тро­стре­ми­тель­ной. И тогда под её дей­стви­ем – тело дви­жет­ся по окруж­но­сти. Сле­до­ва­тель­но, сила Ло­рен­ца – цен­тро­стре­ми­тель­ная сила:

(1.11)

3. Из-за того, что под дей­стви­ем силы Ло­рен­ца заряд дви­жет­ся по дуге окруж­но­сти, сле­до­ва­тель­но, он об­ла­да­ет цен­тро­стре­ми­тель­ным уско­ре­ни­ем. Цен­тро­стре­ми­тель­ное уско­ре­ние может быть рас­счи­та­но как квад­рат ско­ро­сти дви­же­ния, де­лён­ный на ра­ди­ус окруж­но­сти, ко­то­рый опи­сы­ва­ет тело:

(1.12)

4. Так, со­глас­но вто­ро­му за­ко­ну Нью­то­на сила может быть опре­де­ле­на как про­из­ве­де­ние массы тела на при­об­ре­та­е­мое им уско­ре­ние:

(1.13)

После под­ста­нов­ки урав­не­ния 1.12 в 1.13 по­лу­чим:

(1.14)

После со­кра­ще­ния ско­ро­сти по­лу­чим сле­ду­ю­щие со­от­но­ше­ния:

(1.15)

(1.16)

(1.17.)

Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца

Электрический ток – это совокупность упорядоченно движущихся заряженных частиц. Поэтому действие магнитного поля на проводник с током есть результат действия поля на движущиеся заряженные частицы внутри проводника.

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца.

Модуль силы Лоренца равен отношению модуля силы Ампера, действующей на участок проводника, к числу заряженных частиц в этом участке проводника:

Сила Ампера равна , сила тока равна (см. стр. 12). Подставив эти выражения в формулу для силы Лоренца, получим:

где - угол между векторами скорости и магнитной индукции.

Направление силы Лоренца определяют для положительного заряда по правилу левой руки. (Для отрицательного заряда сила Лоренца будет направлена в противоположную сторону).

Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работу. А, согласно теореме о кинетической энергии, это означает, что сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости частицы.

 

Закон Ампера

Поместим в магнитное поле проводник длинной l, по которому течет ток I. На проводник действует сила, прямо пропорциональная силе тока, текущего по проводнику, индукции магнитного поля, длине проводника, и зависящая от ориентации проводника в магнитном поле. |F|=IB lsina, где a - угол между направлением тока в проводнике и направлением вектора магнитной индукции B, Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, что магнитные силовые линии входят в ладонь, четыре вытянутых пальца направить по току, то отогнутый большой палец укажет направление силы. Очевидно, что сила Ампера равна нулю, если проводник расположен вдоль силовых линий поля и максимальна, если проводник перпендикулярен силовым линиям. Движение заряженных частиц в магнитном поле. На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера F_А IB lsina. Ток, в свою очередь, это направленное движение заряженных частиц. Сила тока равна I=qnvS, где q – заряд частицы, n-концентрация движущихся заряженных частиц, v-средняя скорость их направленного движения, S-площадь поперечного сечения проводника. Подставив I в выражение для F_А, получим F_А= qnvSB lsina, где ns l =N – общее число частиц, создающих ток. Тогда сила, действующая на отдельный движущийся заряд – сила Лоренца, равна Fл=qvB sina. где a - угол между векторами скорости и магнитной индукции. Направление силы Лоренца определяется для положительно заряженной частицы по правилу левой руки.

Закон Ампера

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера.

Экспериментальное изучение магнитного взаимодействия показывает, что модуль силы Ампера пропорционален длине проводника с током, силе тока и зависит от ориентации проводника в магнитном поле.

Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает влияния на ток. Поэтому модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора магнитной индукции, перпендикулярной проводнику.

Закон Ампера заключается в следующем. Сила Ампера равна произведению магнитной индукции поля на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между магнитной индукцией и участком проводника:

 

Направление силы ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника.

Магнитное взаимодействие проводников с током используется в Международной системе для определения единицы сила тока – ампера.

Ампер –сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную Н на каждый метр длины.