Закон Ампера. Если (5.22) умножить на заряд dq, который внесен в электромагнитное поле и учтем (1.35), то получим:

Если (5.22) умножить на заряд dq, который внесен в электромагнитное поле и учтем (1.35), то получим:

или . (5.54)

В векторном виде формула (5.54) имеет вид:

. (5.55)

Получается, что сила действия магнитного поля на электрический ток перпендикулярна к направлению элемента тока и к вектору магнитной индукции.

Для двух взаимодействующих элементов тока с учетом (5.26) уравнение (5.55) запишется следующим образом:

. (5.56)

Выражение (5.56) экспериментально впервые было установлено Ампером. Открытие Ампером силового взаимодействия электрических токов привело к гипотезе, что, несмотря на существование в природе только замкнутых токов, взаимодействие их друг с другом можно рассматривать как совокупность действия отдельных элементов тока.

Сила действия элемента тока на другой элемент тока обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними . Направление такой действующей силы перпендикулярно к элементу тока и зависит от величин углов, образуемых элементами токов между собой и прямой, соединяющей их. Полное раскрытие двойного векторного произведения показано на рис. 50. Вектор перпендикулярен к векторам и , а с его конца вращение вектора к вектору , как следует из определения векторного произведения, происходит против часовой стрелки.

Перенесем вектор в точку начала элемента тока . В соответствии с определением векторного произведения с конца вектора вектор вращается к вектору против часовой стрелки, а сам вектор перпендикулярен к обоим векторам: и . Таким образом, вектор полностью определен и в этом заключается закон Ампера, который формулируется так: сила взаимодействия между двумя элементами тока пропорциональна произведению этих элементов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Из закона Ампера вытекает, что магнитное поле не имеет реальных магнитных зарядов. Магнитное поле возникает только вокруг движущихся электрических зарядов. Рассмотрим эту ситуацию подробнее. На основании (5.11) и (5.12) получаем:

(5.57)

Реальная часть выражения (5.57), которая поддается измерению, составляет

. (5.58)

Если заряд движется вдоль радиуса r, то угол φ = 0 и тогда

. (5.59)

В результате получаем реальное значение элемента электрического тока. Перпендикулярно этому движению угол φ = π/2. Поэтому

(5.60)

и получаем максимальное значение реального элемента магнитного тока, которое проявляется в виде магнитного поля, создаваемого элементом тока (5.59) в соответствии с законом Био-Савара-Лапласа (5.38).

Из рис. 50 видно, что силовое взаимодействие между отдельными элементами тока, устанавливаемое законом Ампера, не подчиняется третьему закону Ньютона. Третий закон Ньютона для магнитных взаимодействий справедлив, когда рассматривается полное (интегральное) действие одного замкнутого контура с током на другой такой же контур.

Поиск по сайту: