Закон Ампера (1826) - закон механического (пондеромоторного) взаимодействия двух проводников .с током: сила (т.н. «сила Ампера»), действующая со стороны первого отрезка проводника на второй, пропорциональна произведению токов, текущих в проводниках, и обратно пропорциональна расстоянию между ними (рис. 3.3):
F =
_ AJrVk
, н.
Рис. 3.3. Два параллельных провода притягиваются (а) или отталкиваются (6) в зависимости от взаимной ориентации токов.
Для проводника с током, помещенного в магнитное поле:
F = / [1 В], Н.
Сила Ампера не является центральной. Она направлена перпендикулярно к линиям магнитного поля.
Правило Максвелла (правило буравчика) (1861): если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции (т.е. это правовинтовое движение) (рис. 3.4а).
Примечание: за направление тока принято направление от положительного полюса источника эдс к отрицательному (отрицательно заряженные электроны на самом деле движутся в противоположном направлении).
I
Рис. 3.4. Определение направлений магнитных силовых линий по правилу буравчика (а) и закон полного тока (б).
Закон Био-Савара-Лапласа (1820): отрезок проводника dl, по которому течет ток /, создает в точке пространства, находящейся на расстоянии г, магнитное поле, индукция которого dB равна:
ст = ^Ц[гсЛ]. 4л г
3.3. Основные законы электричества и магнетизма ____87
Закон полного тока: Циркуляция вектора напряженности магнитного поля постоянного тока равна сумме токов, охватываемых этим контуром:
к= 1
Для одиночного прямолинейного провода бесконечной длины:
ФНсЛ = /, А,
откуда напряженность магнитного поля в точке, расположенной на расстоянии г от оси провода, равна:
Н = А/м.
2жг
Индуктивность - свойство электрической цепи, в которой течет ток, сопротивляться изменению этого тока. Величина индуктивности для катушки, намотанной на железный сердечник, равна:
L = wVRu = w*2SJlM , Гн,
где R - магнитное сопротивление цепи железного сердечника; w - число витков обмотки; S - сечение сердечника; / - длина магнитной силовой линии в сердечнике.
Энергия, запасенная в магнитном поле индуктивности. равна:
W = LF/2, Дж.
Сила Лоренца (1878) - сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном поле, равна:
F = <7 [v В], Н,
где v - скорость заряда. Если v и В взаимно перпендикулярны, то F перпендикулярна им обеим (рис. 3.5).
V.
f
Рис. 3.5. Сила Лоренца, действующая на движущийся в магнитном поле яаряд.
