6.2.3. Закон Ампера

Закон Ампера устанавливает связь между механической силой, магнитной индукцией, током и длиной проводника: сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, равна произведению магнитной индукции, тока и длины отрезка проводника, перпендикулярного магнитной индукции, т. е.      

(6.5)

где Fс - механическая сила, Н (ньютон) - перпендикулярная проводнику (и току) составляющая магнитной индукции, Тл; l - длина проводника, м; I - ток, А.

Направление механической силы определяют по известному правилу левой руки (рис. 6.9): если расположить левую руку так, чтобы м. с. л. входили в ладонь, а выпрямленные четыре пальца совпадали с направлением тока, то отогнутый большой палец укажет направление действия силы. Закон Ампера лежит в основе функционирования электрических двигателей, реле и других электромагнитных устройств.

 

 

6.2.4. Закон электромагнитной индукции (Фарадея)

Закон электромагнитной индукции гласит, что при изменении магнитного поля, связанного с витками катушки, в последней наводится электродвижущая сила (ЭДС) индукции

,

(6.6)

где  = Li - потокосцепление индуктивной катушки, Вб; w - число её витков; L = / i - индуктивность катушки, Гн, которая может быть приближенно определена через геометрические размеры катушки: L 0w2SM / lM , где lM - средняя длина м. с. л., м; SM - среднее сечение витков катушки, м2.

Другими словами,если перемещать проводник в магнитном поле (то же, что если проводник неподвижен, а магнитный поток Ф изменяется во времени), в нем наводится ЭДС, равная произведению перпендикулярной к проводнику составляющей магнитной индукции , длине проводника l и скорости его перемещения v, т. е. eL = lv. Направление ЭДС (тока) определяется известным правилом правой руки (рис. 6.10): если расположить правую руку так, чтобы м. с. л. входили в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление движения проводника, то остальные выпрямленные пальцы будут показывать направление ЭДС (тока).

Напряжение на зажимах идеальной индуктивной катушки (в которой активным сопротивлением проводов пренебрегают, т. е. R = 0)

     uL - eL = wdФ / dt = LdiL / dt уравновешивает ЭДС самоиндукции eL.

Закон электромагнитной индукции лежит в основе функционирования трансформаторов, генераторов электрического тока и других электромагнитных устройств.

6.2.5. Закон полного тока

Закон полного тока устанавливает связь между магнитодвижущей силой обмоток контура и напряженностью магнитного поля вдоль этого контура: линейный интеграл вектора напряжённости магнитного поля вдоль замкнутого контура равен полному току, заключенному в этом контуре:

,

(6.7)

где - магнитодвижущая сила (МДС) в амперах [А]; - полный ток (алгебраическая сумма токов) в контуре (ток Ik берут со знаком "плюс", если его направление и направление обхода контура при интегрировании связаны правилом правоходового винта, и наоборот); w - число токов, пересекающих контур.

Запишем закон полного тока для контура длиной lM и отрезка a-b контура (рис. 6.11):

(6.8)

где UМ(аb) - магнитное напряжение между точками а и b в амперах (А).

Для линейного участка a-b в равномерном магнитном поле (H = const) магнитное напряжение UМ(аb) = Hlаb.