2020-01-14
104
Каждый проводник с током создает в пространстве МП. Но электрический ток в проводнике есть движение заряженных частиц: в металлах – это движение е-, в электролитах – ионов, в газовом разряде – и ионов, и е-. Отсюда можно заключить, что всякий движущийся заряд создает вокруг себя МП. Найдем величину этого поля.
Рассмотрим малый отрезок провода длиной l с током i. Этот отрезок создает в некоторой точке, удаленной на расстояние r, напряженность поля
.
Но силу тока можно выразить через плотность тока j и сечение провода 
, а плотность тока – через концентрацию заряженных частиц n и их скорость 
. Это дает 
, где N – полное число частиц в отрезке провода. Напряженность поля можно представить в виде 
.
Напряженность поля, вызываемого одной заряженной частицей, имеет значение
.
Направление этого поля перпендикулярно к скорости v частиц и к радиусу – вектору r, проведенному из заряда в рассматриваемую точку, и подчиняется правилу правого буравчика. Используя обозначение векторной алгебры
|
|
|
.
Эта формула выражает напряженность поля «+» заряда, движущегося со скоростью v. Если движется «-» заряд, то в формуле нужно заменить е на -е.
Движущийся заряд по своим магнитным действиям эквивалентен элементу тока 
. В этих формулах v – относительная скорость, т.е. скорость относительно наблюдателя и тех приборов, которые измеряют МП.
Т.к. всякий ток есть движение заряженных частиц, следовательно, на движущийся заряд в МП действует сила. Определим величину этой силы. На провод длиной l с током i действует сила 
, где B – магнитная индукция. С другой стороны 
, где N – полное число движущихся заряженных частиц внутри провода. Учитывая, что направление 
совпадает с направлением скорости 
движения «+» частиц (с направлением тока), можно выражение для силы представить в виде:
.
Сила, действующая на провод, пропорциональна полному числу движущихся частиц, а значит, сила, действующая на одну частицу, равна
.
Направление этой силы перпендикулярно к направлению скорости v и магнитной индукции B и подчиняется правилу правого буравчика (см. рис.).
Полученный результат можно выразить в виде векторной формулы
.
Если имеется еще ЭП, то полная сила равна
.
Эту силу, действующую на движущийся заряд, называют силой Лоренца.
Эта формула получена на основе анализа опытных данных о взаимодействии неподвижных контуров с током. Поэтому скорость v в формуле есть скорость относительно МП.
Сила Лоренца проявляется при движении е- и ионов в МП.
