Різнонаправлені струми ослабляють магнітне поле, однонаправлені підсилюють

Згідно теорії близькодії| струм|тік| в одному з провідників не може безпосередньо діяти на струм|тік| в іншому провіднику. Подібно до того, як в просторі|простір-час|, що оточує нерухомі електричні заряди, існує електричне поле, в просторі|простір-час|, що оточує струми|токи|, існує поле, зване магнітним.

Напрям, на який указує північний полюс магнітної стрілки, є напрямом магнітного поля в даній точці.

Якщо уявити, що в будь-якій точці магнітного поля знаходиться|перебуває| маленька магнітна стрілка, то під дією поля стрільця обернеться і встановиться по напряму|направленню| дотичній до лінії поля в цій крапці|точці|, причому її північний полюс вкаже напрям|направлення| до лінії поля в цій крапці|точці|, причому її північний полюс вкаже напрям|направлення| силовій лінії.

Лініями магнітного поля є лінії, проведені так, що дотичні до них в кожній крапці указують напрям поля в цій крапці.

Силовою характеристикою магнітного поля є вектор магнітної індукції В.

За напрям вектора магнітної індукції беруть напрям від південного полюса S до північного полюса N стрілки компаса, яка вільно встановлюється в магнітному полі.

Одиниця вимірювання магнітної індукції – Тесла. Позначається: 1Тл.

Як відомо, магнітна стрілка, яка внесена до магнітного поля, повертається. Значить, на її кінці діють магнітні сили, що утворюють пару. Коли стрілка стає нерухомою, ці сили повинні бути направленими по одній прямій, вздовж якої розташована стрілка.

Магнітне поле на схемах зображується за допомогою ліній індукції магнітного поля.

Лінія індукції магнітного поля – це така лінія, в кожній точці якої маленькі магнітні стрілки розташовуються по дотичній.

Розглянемо магнітне поле прямолінійного струму: йогоспостерігають, протягнувши крізь розташований горизонтально лист картону вертикальний прямолінійний дріт, що є частиною електричного ланцюга. Тирса-стрілка при замиканні струму в ланцюзі і після легкого постукування по листу утворюють ланцюжки у вигляді кіл із загальним центром на осі струму. Тому магнітне поле електричного струму графічно зображають у вигляді ліній магнітної індукції, аналогічних лініям напруженості електростатичного поля.

Лініями магнітної індукції є кола з центрами на осі струму, розташовані в плоскості, перпендикулярній напряму струму.

Для дослідження магнітного поля використовують рамку зі струмом.

При цьому напрям вектора магнітної індукції В визначають за правилом свердлика: якщо напрям поступального руху свердлика збігається з напрямом струму в провіднику, то напрям обертання ручки свердлика збігається з напрямом вектора магнітної індукції.

Магнітне поле постійного магніту можна спостерігати, насипавши залізну тирсу|ошурки| на лист картону, покладений на магніт. Поза прямим магнітом воно схоже на магнітне поле катушки із струмом. За допомогою залізної тирси можна спостерігати магнітне поле тільки поза постійним магнітом.

Але лінії магнітної індукції продовжуються і усередині постійного магніту і замикаються, як показано на малюнку. З середньої лінії, проведеної через так звану нейтральну область магніта, не виходять і в неї не входять лінії індукції. До нейтральної області магніта залізні і сталеві предмети не притягуються.

Важливою особливістю ліній магнітної індукції є те, що вони не мають ні початку, ні кінця. Вони завжди замкнені.

Поля із замкненими силовими лініями називають вихровими. Магнітне поле є вихровим, воно не має джерел. Магнітних зарядів, подібних до електричних, у природі не існує.

Магнітне поле діє на всі ділянки провідника зі струмом. Знаючи силу, з якою магнітне поле діє на кожну маленьку ділянку провідника, можна знайти силу, що діє на весь замкнений провідник в цілому. Закон, за яким можна визначити силу, з якою магнітне поле діє на невелику ділянку провідника зі струмом, винайшов французький фізик Андре Ампер у 1820 р.

Провівши багато дослідів, він встановив закон, названий його іменем,

F_A = BIΔlsina.

Сила Ампера F_A дорівнює добутку модуля вектора магнітної індукції на силу струму I, довжину ділянки провідника Δl і на синус кута a між вектором і напрямом струму.

Якщо α = 0 (або 180°), то ΔF = 0, тобто при русі прямолінійного провідника із зі струмом паралельно лініям магнітної індукції, він не відчуває має дії магнітного поля.

Якщо α = 90°, то що діє на провідник із струмом сила магнітного поля максимальна

ΔF = IΔlB.

Тоді B = ΔF/IΔl.

Напрям сили Ампера визначають за правилом лівої руки (рис. 4.4.5). Якщо ліву руку розташувати так, щоб перпендикулярна до провідника складова вектора магнітної індукції входила в долоню, а чотири витягнутих пальці були напрямлені так само, як струм, то відігнутий на 90° великий палець покаже напрям сили, що діє на відрізок провідника.

Закон Ампера використовують для розрахунку сил, що діють на провідники зі струмом, у багатьох технічних пристроях, зокрема в електродвигунах.

Дія магнітного поля на провідник зі струмом є результатом дії поля на рухомі заряджені частинки всередині провідника.

Силу, яка діє на кожен рухомий заряд з боку магнітного поля, називають силою Лоренца.

де N - кількість вільних носіїв заряду в провіднику.

α - кут між векторами швидкості вільних носіїв заряду і магнітної індукції.

Напрям сили Лоренца визначається за допомогою правила лівої руки (рис.4.4.7). Якщо ліву руку розмістити так, щоб складова магнітної індукції, перпендикулярна до швидкості заряду, входила у долоню, а чотири пальці були напрямлені за рухом позитивного заряду (проти руху негативного), то відігнутий на 90° великий палець покаже напрям сили Лоренца F_л, що діє на заряд

Оскільки сила Лоренца перпендикулярна до швидкості частинки, то вона не виконує роботу.