Конспект уроку: Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера

Дія магнітного поля на провідник зі струмом

Відомо, що магнітне поле, що створене провідником зі струмом, впливає на магнітну стрілку (магніт). Виявляється, що у власну чергу, магнітне поле впливає на провідник, по якому проходить електричний струм.

Закріпимо провідник АВ на штативі за допомогою гнучких дротів. Ввімкнемо послідовно провідник АВ, джерело струму, реостат та вимикач.

Розташуємо провідник між двома полюсами постійного підковоподібного магніту та ввімкнемо електричний струм. Провідник почне рухатися. Якщо вимкнути струм, провідник повернеться в початкове положення. Провідник рухається внаслідок взаємодії магнітного поля, що створюється струмом, та поля постійного магніту. Таким чином, на провідник АВ зі боку магнітного поля діє механічна сила, котру звуть силою Ампера. Ця сила Ампера є сумарним результатом дії магнітного поля на окремі рухомі заряджені частинки, які створюють струм у провіднику. Вона виникає внаслідок взаємодії електронів, які відхиляються під впливом поля постійного магніту, з йонами кристалічної решітки металу. 

Якщо поміняти напрям струму у провіднику на протилежний, провідник АВ в магнітному полі підковоподібного магніту буде рухатися у протилежний бік. Напрям руху провідника зміниться на протилежний і тоді, коли поміняти напрям магнітного поля (положення полюсів магніту).

Отже, напрям дії магнітного поля на абиякий провідник з струмом, напрям сили Ампера, визначається як напрямом струму в провіднику, так і напрямом магнітного поля, у котрому він розміщений.

Визначення сили Ампера

Для визначення напряму сили Ампера можна скористатися т.зв. правилом лівої руки, тобто: якщо ліву руку розташувати таким чином, щоб магнітні лінії входили в долоню (долонею до північного полюсу постійного магніту), а чотири пальці указували напрям струму в будь-якому провіднику, після чого великий палець, який відігнутий на кут 90° вкаже напрям сили, котра діє на провідник із струмом зі сторони магнітного поля (сили Ампера).

Рис. Визначення напряму сили Ампера за правилом лівої руки. Коли ліву руку розмістити таким чином, щоб магнітні лінії входили в долоню (долонею до північного полюсу постійного магніту), а чотири пальці указували напрям струму в провіднику, а великий палець,  який відігнутий на 90", вкаже напрям сили, котра впливає на провідник з струмом із боку магнітного поля (сили Ампера).

Сила Ампера, що впливає на провідник у магнітному полі, тим більша, чим більший струм проходить по провіднику і чим сильніше магнітне поле, у якому він розміщений. Також сила Ампера залежить від довжини провідника зі струмом та його розташування в магнітному полі.

Як ми побачили, провідник з струмом в полі підковоподібного магніту або виштовхується назовні, або втягується всередину під дією сили Ампера. Виготовимо з провідника прямокутну рамку і розташуємо її всередині підковоподібного магніту. Сторони рамки є провідниками і на них діє сила Ампера. Ці провідники мають однакову довжину і по них проходить струм однакової величини у протилежних напрямках. Тому на сторони рамки діють сили однакові за величиною та протилежні за напрямком. Під дією даних сил рамка зі струмом повертається у магнітному полі. Якщо змінити полярність джерела струму, до якого під'єднана рамка, або поміняти місцями полюси магніту, рамка повертатиметься в протилежному напрямі.

Особливості дії магнітного поля на рамку із струмом використовують при виготовленні електровимірювальних приладів та електродвигунів.