Elektromagnetiniai reiškiniai

Elektromagnetiniai reiškiniai atspindi elektros srovės ryšį su magnetiniu lauku. Visi jų fiziniai dėsniai yra gerai žinomi, ir mes nebandysime jų taisyti; mūsų tikslas yra kitoks: paaiškinti fizinę šių reiškinių prigimtį.

Vienas dalykas mums jau aiškus: nei elektra, nei magnetizmas negali egzistuoti be elektronų; ir čia atsiranda elektromagnetizmas. Taip pat kalbėjome apie ritė su srove sukuria magnetinį lauką. Pasilikime ties paskutiniu reiškiniu ir patikslinkime, kaip jis vyksta.

Mes žiūrėsime į ritę iš galo ir leisime elektros srovei tekėti prieš laikrodžio rodyklę. Srovė – tai elektronų srautas, slystantis laidininko paviršiumi (tik paviršiuje – atviri įsiurbimo loviai). Elektronų srautas temps gretimą eterį kartu su savimi, jis taip pat pradės judėti prieš laikrodžio rodyklę. Greta laidininko esančio eterio greitį lems elektronų greitis laidininke, o jis, savo ruožtu, priklausys nuo eterio slėgio skirtumo (nuo elektros įtampos ant ritės) ir nuo srauto ploto. dirigento. Srovės nuneštas eteris paveiks gretimus sluoksnius, jie taip pat judės ratu ritės viduje ir išorėje. Sūkuriuojančio eterio greitis pasiskirstys taip: didžiausia jo vertė, žinoma, yra posūkių srityje; paslinkus į centrą, jis mažėja pagal tiesinį dėsnį, todėl pačiame centre bus lygus nuliui; tolstant nuo posūkių į periferiją, greitis taip pat sumažės, bet ne pagal tiesinį, o pagal sudėtingesnį dėsnį.

Srovės sukamas eterio makrosūkurys pradės orientuoti elektronus taip, kad visi jie suktųsi tol, kol sukimosi ašys bus lygiagrečios ritės ašiai; o ritės viduje jie suksis prieš laikrodžio rodyklę, o už jos ribų - pagal laikrodžio rodyklę; tuo pačiu metu elektronai bus linkę į bendraašį išsidėstymą, tai yra, jie bus surinkti į magnetines virves. Elektronų orientacijos procesas užtruks šiek tiek laiko, o jam pasibaigus, ritės viduje atsiranda magnetinis spindulys, kurio šiaurinis ašigalis nukreiptas į mus, o už ritės ribų, priešingai, šiaurės ašigalis bus nutolęs nuo mūsų. Taigi įrodėme elektros inžinerijoje gerai žinomos sraigtinės arba sraigtinės taisyklės, kuri nustato ryšį tarp srovės krypties ir jos generuojamo magnetinio lauko krypties, pagrįstumą.

Magnetinę jėgą (stiprumą) kiekviename magnetinio lauko taške lems eterio greičio pokytis šiame taške, tai yra greičio išvestinė, atsižvelgiant į atstumą nuo ritės posūkių.: Kuo staigesnis greičio pokytis, tuo didesnė įtampa. Jei ritės magnetinę jėgą koreliuojame su jos elektriniais ir geometriniais parametrais, tai ji turi tiesioginę priklausomybę nuo srovės dydžio ir atvirkštinę priklausomybę nuo ritės skersmens. Kuo didesnė srovė ir kuo mažesnis skersmuo, tuo daugiau galimybių surinkti elektronus tam tikros sukimosi krypties virvelėse ir tuo didesnė ritės magnetinė jėga. Apie tai, kad magnetinio lauko stiprumą terpė gali sustiprinti arba susilpninti, jau buvo minėta.

Nuolatinės srovės elektros pavertimo magnetizmu procesas nėra grįžtamasis: jei į ritę įdedamas magnetas, tada joje nekyla srovė. Makro sūkurio, esančio aplink magnetą, energija yra tokia maža, kad ji negali priversti elektronų judėti posūkiuose esant mažiausiam pasipriešinimui. Dar kartą priminsime, kad atvirkštiniame procese eterio makrosūkurys, veikdamas kaip tarpininkas, tik orientavo elektronus ir nieko daugiau, tai yra tik valdė magnetinį lauką, o lauko stiprumą lėmė vienakrypčių skaičius. magnetiniai laidai.

Galite parodyti, kaip naudoti Ampero dėsnį, nustatydami magnetinį lauką šalia laido. Užduodame klausimą: koks laukas yra už ilgos tiesios cilindrinio skerspjūvio vielos? Padarysime vieną prielaidą, galbūt ne tokią akivaizdžią, bet vis dėlto teisingą: lauko linijos eina aplink laidą ratu. Jei darysime šią prielaidą, Ampero dėsnis [(13.16) lygtis] ​​mums nurodo, koks yra lauko dydis. Dėl uždavinio simetrijos laukas turi vienodą reikšmę visuose su viela koncentruoto apskritimo taškuose (13.7 pav.). Tada galima lengvai paimti linijos integralą. Jis tiesiog lygus vertei, padaugintai iš apskritimo. Jei apskritimo spindulys yra , Tada

.

Bendra srovė per kilpą yra tik srovė laide, taigi

. (13.17)

Magnetinio lauko stiprumas mažėja atvirkščiai, didėjant atstumui nuo laido ašies. Jei pageidaujama, lygtį (13.17) galima parašyti vektorine forma. Prisimindami, kad kryptis yra statmena abiem , Ir , Mes turime

(13.18)

13.7 pav. Magnetinis laukas už ilgo srovę nešančio laido.

13.8 pav. Ilgo solenoido magnetinis laukas.

Pabrėžėme daugiklį, nes jis dažnai pasirodo. Verta prisiminti, kad jis lygus tiksliai (SI vienetų sistemoje), nes srovės vienetui amperui nustatyti naudojama formos (13.17) lygtis. Per atstumą srovė į sukuria magnetinį lauką, lygų .

Kadangi srovė sukuria magnetinį lauką, ji tam tikra jėga veiks gretimą laidą, per kurį taip pat praeina srovė. Sk. 1 aprašėme paprastą eksperimentą, rodantį jėgas tarp dviejų laidų, nešančių srovę. Jei laidai yra lygiagretūs, tada kiekvienas yra statmenas kito laido laukui; tada laidai atstums arba trauks vienas kitą. Kai srovė teka viena kryptimi, laidai traukia, kai srovė teka priešinga kryptimi, jie atstumia.

Paimkime kitą pavyzdį, kurį taip pat galima analizuoti naudojant Ampero dėsnį, jei pridėsime šiek tiek informacijos apie lauko prigimtį. Tegul yra ilga viela, susukta į sandarią spiralę, kurios atkarpa parodyta fig. 13.8. Tokia ritė vadinama solenoidu. Eksperimentiškai stebime, kad kai solenoido ilgis yra labai didelis, palyginti su jo skersmeniu, laukas už jo yra labai mažas, palyginti su lauku viduje. Naudojant tik šį faktą ir Ampero dėsnį, galima rasti viduje esančio lauko dydį.

Kadangi laukas lieka viduje (ir neturi nulinio skirtumo), jo linijos turėtų eiti lygiagrečiai ašiai, kaip parodyta Fig. 13.8. Jei taip, tai stačiakampei "kreivei" paveiksle galime naudoti Ampère'o dėsnį. Ši kreivė nukeliauja atstumą solenoido viduje, kur laukas yra, tarkime, , tada eina stačiu kampu į lauką ir grįžta atgal per išorinę sritį, kur laukas gali būti nepaisomas. Linijinis integralas išilgai šios kreivės yra tiksliai , ir tai turi būti lygus visos viduje esančios srovės padauginimui, t.y. įjungta (kur yra solenoido apsisukimų skaičius išilgai). Mes turime

Arba, įvesdami - apsisukimų skaičių solenoido ilgio vienete (taip ), gauname

13.9 pav. Magnetinis laukas už solenoido.

Kas nutinka linijoms, kai jos pasiekia solenoido galą? Matyt, jie kažkaip išsiskiria ir iš kito galo grįžta į solenoidą (13.9 pav.). Lygiai toks pat laukas stebimas už magnetinės lazdelės ribų. Na, kas yra magnetas? Mūsų lygtys sako, kad laukas atsiranda dėl srovių buvimo. Ir mes žinome, kad įprasti geležiniai strypai (ne akumuliatoriai ar generatoriai) taip pat sukuria magnetinius laukus. Galite tikėtis, kad dešinėje (13.12) arba (13.13) pusėje bus kiti terminai, nurodantys „įmagnetintos geležies tankį“ arba kokį nors panašų dydį. Bet tokio nario nėra. Mūsų teorija teigia, kad geležies magnetinis poveikis atsiranda dėl tam tikrų vidinių srovių, į kurias jau atsižvelgiama šiame termine.

Materija yra labai sudėtinga, kai žiūrima iš gilaus požiūrio taško; mes tai jau matėme, kai bandėme suprasti dielektrikus. Kad mūsų pristatymas nenutrūktų, atidedame detalų magnetinių medžiagų, tokių kaip geležis, vidinio mechanizmo aptarimą. Kol kas teks susitaikyti, kad bet koks magnetizmas atsiranda dėl srovių ir nuolatiniame magnete yra pastovios vidinės srovės. Geležies atveju šias sroves sukuria elektronai, besisukantys aplink savo ašis. Kiekvienas elektronas turi sukimąsi, atitinkantį mažą cirkuliuojančią srovę. Vienas elektronas, žinoma, nesukuria didelio magnetinio lauko, tačiau įprastoje materijos gabale yra milijardai ir milijardai elektronų. Paprastai jie sukasi bet kokiu būdu, kad bendras efektas išnyktų. Stebina tai, kad keliose medžiagose, tokiose kaip geležis, dauguma elektronų sukasi aplink ašis, nukreiptas viena kryptimi – geležyje šiame bendrame judėjime dalyvauja po du elektronus iš kiekvieno atomo. Magnetas turi daug elektronų, besisukančių ta pačia kryptimi, ir, kaip matysime, jų bendras poveikis yra lygiavertis srovei, cirkuliuojančiai magneto paviršiuje. (Tai labai panašu į tai, ką radome dielektrikuose – tolygiai poliarizuotas dielektrikas prilygsta krūvių pasiskirstymui jo paviršiuje.) Taigi neatsitiktinai magnetinė lazdelė prilygsta solenoidui.

Atsineškite magnetinę adatą, tada ji taps statmena plokštumai, einančiai per laidininko ašį ir rodyklės sukimosi centrą. Tai rodo, kad strėlę veikia specialiosios pajėgos, kurios vadinamos magnetinės jėgos. Magnetinis laukas ne tik veikia magnetinę adatą, bet ir veikia judančias įkrautas daleles ir srovę nešančius laidininkus, esančius magnetiniame lauke. Magnetiniame lauke judančiuose laiduose arba kintamajame magnetiniame lauke stacionariuose laiduose atsiranda indukcinė elektrovaros jėga (emf).

Magnetinis laukas

Remdamiesi tuo, kas išdėstyta aukščiau, galime pateikti tokį magnetinio lauko apibrėžimą.

Magnetinis laukas yra viena iš dviejų elektromagnetinio lauko pusių, sužadinama judančių dalelių elektros krūvių ir elektrinio lauko pasikeitimo ir pasižyminti jėgos poveikiu judančioms užkrėstoms dalelėms, taigi ir elektros srovėms.

Jei per kartoną perleisite storą laidininką ir elektros srovę, ant kartono užbarstytos plieninės drožlės išsidės aplink laidininką koncentriniais apskritimais, kurie šiuo atveju yra vadinamosios magnetinės indukcijos linijos (1 pav. ). Kartoną galime perkelti laidininku aukštyn arba žemyn, tačiau plieninių drožlių vieta nepasikeis. Todėl aplink laidininką per visą jo ilgį susidaro magnetinis laukas.

Jei ant kartono uždėsite mažas magnetines rodykles, tai pakeitus srovės kryptį laidininke, pamatysite, kad magnetinės rodyklės pasisuks (2 pav.). Tai rodo, kad magnetinės indukcijos linijų kryptis keičiasi atsižvelgiant į srovės kryptį laidininke.

Magnetinės indukcijos linijos aplink laidininką su srove turi šias savybes: 1) tiesinio laidininko magnetinės indukcijos linijos yra koncentrinių apskritimų formos; 2) kuo arčiau laidininko, tuo tankesnės magnetinės indukcijos linijos; 3) magnetinė indukcija (lauko intensyvumas) priklauso nuo srovės stiprumo laidininke; 4) magnetinės indukcijos linijų kryptis priklauso nuo srovės krypties laidininke.

Norėdami parodyti srovės kryptį skyriuje parodytame laidininke, naudojamas simbolis, kurį naudosime ateityje. Jei mintyse pastatysime strėlę į laidininką srovės kryptimi (3 pav.), tai laidininke, kurio srovė nukreipta nuo mūsų, pamatysime strėlės plunksnos uodegą (kryželį); jei srovė nukreipta į mus, pamatysime rodyklės galiuką (tašką).

3 pav. Srovės krypties laidininkuose simbolis

Gimleto taisyklė leidžia nustatyti magnetinės indukcijos linijų kryptį aplink srovę nešantį laidininką. Jei įdėklas (kamščiatraukis) su dešiniuoju sriegiu juda į priekį srovės kryptimi, tada rankenos sukimosi kryptis sutaps su magnetinės indukcijos linijų aplink laidininką kryptimi (4 pav.).

Magnetinė adata, įvesta į srovės laidininko magnetinį lauką, yra išilgai magnetinės indukcijos linijų. Todėl, norėdami nustatyti jo vietą, taip pat galite naudoti „įvarčio taisyklę“ (5 pav.). Magnetinis laukas yra vienas iš svarbiausių elektros srovės apraiškų ir negali būti gaunamas atskirai ir atskirai nuo srovės.

4 pav. Magnetinės indukcijos linijų aplink srovę nešantį laidininką krypties nustatymas pagal "smūgio taisyklę"	5 pav. Magnetinės adatos, nukreiptos į laidininką su srove, nukrypimų krypties nustatymas pagal „srovės taisyklę“

Magnetinė indukcija

Magnetiniam laukui būdingas magnetinės indukcijos vektorius, kuris todėl turi tam tikrą dydį ir tam tikrą kryptį erdvėje.

Kiekybinę magnetinės indukcijos išraišką, apibendrinus eksperimentinius duomenis, nustatė Biot ir Savart (6 pav.). Išmatavę įvairaus dydžio ir formos elektros srovių magnetinius laukus pagal magnetinės adatos nuokrypį, abu mokslininkai padarė išvadą, kad kiekvienas srovės elementas tam tikru atstumu nuo savęs sukuria magnetinį lauką, kurio magnetinė indukcija yra Δ B yra tiesiogiai proporcinga ilgiui Δ lšis elementas, tekančios srovės kiekis aš, sinusas kampo α tarp srovės krypties ir spindulio vektoriaus, jungiančio mus dominantį lauko tašką su tam tikru srovės elementu, ir yra atvirkščiai proporcingas šio spindulio vektoriaus ilgio kvadratui. r:

kur K yra koeficientas, priklausantis nuo terpės magnetinių savybių ir nuo pasirinktos vienetų sistemos.

Absoliučioje praktinėje racionalizuotoje MKSA vienetų sistemoje

kur µ 0 - vakuuminis magnetinis pralaidumas arba magnetinė konstanta ISS sistemoje:

µ 0 \u003d 4 × π × 10 -7 (henris / metras);

Henris (Ponas) yra induktyvumo vienetas; vienas Ponas = 1 ohm × sek.

µ – santykinis magnetinis pralaidumas yra bematis koeficientas, rodantis, kiek kartų tam tikros medžiagos magnetinė skvarba yra didesnė už vakuumo magnetinę laidumą.

Magnetinės indukcijos matmenis galima rasti pagal formulę

Volt-sekundė taip pat žinoma kaip Weberis (wb):

Praktiškai yra mažesnis magnetinės indukcijos vienetas - gauss (gs):

Bioto Savarto dėsnis leidžia apskaičiuoti begalinio ilgio tiesiojo laidininko magnetinę indukciją:

kur a- atstumas nuo laidininko iki taško, kuriame nustatoma magnetinė indukcija.

Magnetinio lauko stiprumas

Magnetinės indukcijos santykis su magnetinio pralaidumo sandauga µ × µ 0 vadinamas magnetinio lauko stiprumas ir yra pažymėtas raide H:

B = H × µ × µ 0 .

Paskutinė lygtis yra susijusi su dviem magnetiniais dydžiais: indukcija ir magnetinio lauko stiprumu.

Raskime dimensiją H:

Kartais jie naudoja kitą magnetinio lauko stiprumo matavimo vienetą - oersted (er):

1 er = 79,6 a/m ≈ 80 a/m ≈ 0,8 a/cm .

Magnetinio lauko stiprumas H, taip pat magnetinė indukcija B, yra vektorinis dydis.

Vadinama tiesės liestinė, kurios kiekvienas taškas sutampa su magnetinės indukcijos vektoriaus kryptimi magnetinės indukcijos linija arba magnetinės indukcijos linija.

magnetinis srautas

Magnetinės indukcijos ir lauko krypčiai statmeno ploto (magnetinės indukcijos vektoriaus) sandauga vadinama magnetinės indukcijos vektoriaus srautas arba tiesiog magnetinis srautas ir žymimas raide F:

F = B × S .

Magnetinio srauto matmenys:

tai yra, magnetinis srautas matuojamas voltų sekundėmis arba weberiais.

Smulkesnis magnetinio srauto vienetas yra maksvelas (ms):

1 wb = 108 ms.
1ms = 1 gs× 1 cm 2.

Vaizdo įrašas 1. Ampero hipotezė

Vaizdo įrašas 1. Ampero hipotezė

Video 2. Magnetizmas ir elektromagnetizmas

Jei magnetinė adata yra nukreipta į tiesų laidininką su srove, tada ji linkusi tapti statmena plokštumai, einančiai per laidininko ašį ir rodyklės sukimosi centrą (67 pav.). Tai rodo, kad adatą veikia specialios jėgos, kurios vadinamos magnetinėmis. Kitaip tariant, jei elektros srovė teka per laidininką, aplink laidininką susidaro magnetinis laukas. Magnetinis laukas gali būti laikomas specialia erdvės būsena, supančia laidininkus su srove.

Jei per kortą perleisite storą laidininką ir praleisite elektros srovę, tai aplink laidininką koncentriniais apskritimais išsidėstys ant kartono užbarstytos plieninės drožlės, kurios šiuo atveju yra vadinamosios magnetinės linijos (68 pav.). Kartoną galime perkelti laidininku aukštyn arba žemyn, tačiau plieninių drožlių vieta nepasikeis. Todėl aplink laidininką per visą jo ilgį susidaro magnetinis laukas.

Jei ant kartono uždėsite mažas magnetines rodykles, tai pakeitus srovės kryptį laidininke, pamatysite, kad magnetinės rodyklės pasisuks (69 pav.). Tai rodo, kad magnetinių linijų kryptis keičiasi atsižvelgiant į srovės kryptį laidininke.

Magnetinis laukas aplink laidininką su srove pasižymi šiomis savybėmis: tiesinio laidininko magnetinės linijos yra koncentrinių apskritimų formos; kuo arčiau laidininko, tuo tankesnės magnetinės linijos, tuo didesnė magnetinė indukcija; magnetinė indukcija (lauko intensyvumas) priklauso nuo srovės stiprumo laidininke; magnetinių linijų kryptis priklauso nuo srovės krypties laidininke.

Norėdami parodyti srovės kryptį skyriuje parodytame laidininke, naudojamas simbolis, kurį naudosime ateityje. Jei mintyse pastatysime strėlę į laidininką srovės kryptimi (70 pav.), tai laidininke, kurio srovė nukreipta nuo mūsų, pamatysime strėlės plunksnos uodegą (kryželį); jei srovė nukreipta į mus, pamatysime rodyklės galiuką (tašką).

Magnetinių linijų kryptis aplink laidininką su srove gali būti nustatyta pagal „srovės taisyklę“. Jeigu sriegis dešiniuoju sriegiu (kamščiatraukis) juda į priekį srovės kryptimi, tai rankenos sukimosi kryptis sutaps su magnetinių linijų aplink laidininką kryptimi (71 pav.).

Ryžiai. 71. Magnetinių linijų krypties nustatymas aplink laidininką, turintį srovę, pagal "srovės taisyklę"

Magnetinė adata, įdėta į srovės laidininko lauką, yra palei magnetines linijas. Todėl, norėdami nustatyti jo vietą, galite naudoti ir „Gimleto taisyklę“ (72 pav.).

Ryžiai. 72. Magnetinės adatos, nukreiptos į laidininką su srove, nukrypimo krypties nustatymas pagal "srovės taisyklę"

Magnetinis laukas yra vienas iš svarbiausių elektros srovės apraiškų ir negali būti gaunamas atskirai ir atskirai nuo srovės.

Nuolatiniuose magnetuose magnetinį lauką taip pat sukelia elektronų, sudarančių magneto atomus ir molekules, judėjimas.

Magnetinio lauko intensyvumą kiekviename jo taške lemia magnetinės indukcijos dydis, kuris dažniausiai žymimas raide B. Magnetinė indukcija yra vektorinis dydis, tai yra, jai būdinga ne tik tam tikra reikšmė, o magnetinė indukcija yra didelė. bet ir tam tikra kryptimi kiekviename magnetinio lauko taške. Magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis sutampa su magnetinės linijos liestine duotame lauko taške (73 pav.).

Apibendrinus eksperimentinius duomenis, prancūzų mokslininkai Biotas ir Savardas nustatė, kad magnetinė indukcija B (magnetinio lauko intensyvumas) atstumu r nuo be galo ilgo tiesinio srovės laidininko yra nulemta išraiškos.

čia r yra apskritimo, nubrėžto per nagrinėjamą lauko tašką, spindulys; apskritimo centras yra ant laidininko ašies (2πr - apskritimas);

I yra srovės, tekančios per laidininką, kiekis.

μ a reikšmė, apibūdinanti terpės magnetines savybes, vadinama absoliučia magnetine terpės laidumu.

Tuštumai absoliutus magnetinis pralaidumas turi mažiausią reikšmę ir įprasta jį žymėti μ 0 ir vadinti absoliučiu magnetiniu tuštumos pralaidumu.

1 h = 1 omas⋅sek.

Santykis μ a / μ 0, parodantis, kiek kartų tam tikros terpės absoliutus magnetinis pralaidumas yra didesnis už absoliučią tuštumos magnetinę laidumą, vadinamas santykiniu magnetiniu pralaidumu ir žymimas raide μ.

Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) naudojami magnetinės indukcijos B matavimo vienetai - tesla arba weberis kvadratiniam metrui (t, wb / m 2).

Inžinerinėje praktikoje magnetinė indukcija dažniausiai matuojama gausais (gausais): 1 t = 10 4 gausais.

Jei visuose magnetinio lauko taškuose magnetinės indukcijos vektoriai yra vienodo dydžio ir lygiagretūs vienas kitam, tai toks laukas vadinamas vienalyčiu.

Magnetinės indukcijos B ir ploto S dydžio sandauga, statmena lauko krypčiai (magnetinės indukcijos vektorius), vadinama magnetinės indukcijos vektoriaus srautu arba tiesiog magnetiniu srautu ir žymima raide Φ ( 74 pav.):

Tarptautinėje sistemoje magnetinio srauto matavimo vienetas yra Weberis (wb).

Atliekant inžinerinius skaičiavimus, magnetinis srautas matuojamas maxwells (µs):

1 wb \u003d 10 8 μs.

Skaičiuojant magnetinius laukus, taip pat naudojamas dydis, vadinamas magnetinio lauko stiprumu (žymimas H). Magnetinė indukcija B ir magnetinio lauko stipris H yra susiję ryšiu

Magnetinio lauko stiprio H matavimo vienetas yra amperas vienam metrui (a/m).

Magnetinio lauko stiprumas vienalytėje terpėje, taip pat magnetinė indukcija, priklauso nuo srovės stiprumo, laidų, kuriais teka srovė, skaičiaus ir formos. Tačiau skirtingai nuo magnetinės indukcijos, magnetinio lauko stiprumas neatsižvelgia į terpės magnetinių savybių įtaką.

Elektros srovė laidininke sukuria magnetinį lauką aplink laidininką. Elektros srovė ir magnetinis laukas yra dvi neatskiriamos vieno fizinio proceso dalys. Nuolatinių magnetų magnetinį lauką galiausiai taip pat sukuria molekulinės elektros srovės, kurias sukuria elektronų judėjimas orbitose ir jų sukimasis aplink savo ašis.

Magnetine adata galima nustatyti laidininko magnetinį lauką ir jo jėgos linijų kryptį. Tiesiojo laidininko magnetinės linijos yra koncentrinių apskritimų, esančių laidininkui statmenoje plokštumoje, pavidalu. Magnetinio lauko linijų kryptis priklauso nuo srovės krypties laidininke. Jei srovė laidininke ateina iš stebėtojo, tada jėgos linijos yra nukreiptos pagal laikrodžio rodyklę.

Lauko krypties priklausomybė nuo srovės krypties nustatoma pagal stulpelio taisyklę: jei antgalio transliacinis judėjimas sutampa su srovės kryptimi laidininke, rankenos sukimosi kryptis sutampa su kryptimi. magnetinių linijų.

Ritės magnetinio lauko krypčiai nustatyti taip pat galima naudoti stulpelio taisyklę, tačiau tokia formuluotė: jei antgalio rankenos sukimosi kryptis derinama su srovės kryptimi ritės posūkiuose, tai antgalio transliacinis judėjimas parodys jėgos lauko linijų kryptį ritės viduje (4.4 pav. ).

Ritės viduje šios linijos eina iš pietų ašigalio į šiaurę, o už jo ribų - iš šiaurės į pietus.

Gimleto taisyklė taip pat gali būti naudojama nustatant srovės kryptį, jei žinoma magnetinio lauko linijų kryptis.

Srovę nešantį laidininką magnetiniame lauke veikia jėga, lygi

F = I L B sin

I - srovės stipris laidininke; B – magnetinio lauko indukcijos vektoriaus modulis; L – laidininko ilgis magnetiniame lauke;  – kampas tarp magnetinio lauko vektoriaus ir srovės krypties laidininke.

Jėga, veikianti srovę nešantį laidininką magnetiniame lauke, vadinama Ampero jėga.

Didžiausia ampero jėga yra:

F = I L B

Ampero jėgos kryptis nustatoma pagal kairės rankos taisyklę: jei kairioji ranka yra taip, kad statmenoji magnetinės indukcijos vektoriaus B dedamoji patektų į delną, o keturi ištiesti pirštai nukreipti srovės kryptimi, tada 90 laipsnių sulenktas nykštys parodys jėgos, veikiančios segmento laidininką su srove, kryptį, tai yra Ampero jėgą.

Jei ir yra toje pačioje plokštumoje, kampas tarp ir yra tiesi linija. Tada jėga, veikianti dabartinį elementą,

(žinoma, lygiai tokia pati jėga veikia antrąjį laidininką iš pirmojo laidininko pusės).

Gauta jėga yra lygi vienai iš šių jėgų. Jei šie du laidininkai veikia trečiąjį, tada jų magnetiniai laukai turi būti pridėti vektoriškai.

Grandinė su srove magnetiniame lauke

Tegul rėmas su srove dedamas į vienodą magnetinį lauką (4.13 pav.). Tada Ampero jėgos, veikiančios rėmo šonus, sukurs sukimo momentą, kurio dydis yra proporcingas magnetinei indukcijai, srovės stiprumui rėme, jo plotui. S ir priklauso nuo kampo a tarp vektoriaus ir srities normalės:

Normalio kryptis parenkama taip, kad dešinysis varžtas, sukdamasis kilpoje srovės kryptimi, judėtų normalaus kryptimi.

Didžiausia sukimo momento vertė yra tada, kai rėmas sumontuotas statmenai magnetinėms jėgos linijoms:

Ši išraiška taip pat gali būti naudojama magnetinio lauko indukcijai nustatyti:

Produktui lygi vertė vadinama grandinės magnetiniu momentu R t. Magnetinis momentas yra vektorius, kurio kryptis sutampa su kontūro normaliosios krypties kryptimi. Tada galima parašyti sukimo momentą

Kai kampas a = 0, sukimo momentas lygus nuliui. Sukimo momento vertė priklauso nuo kontūro ploto, bet nepriklauso nuo jo formos. Todėl bet kuri uždara grandinė, kuria teka nuolatinė srovė, yra veikiama sukimo momento M, kuri jį suka taip, kad magnetinio momento vektorius būtų lygiagretus magnetinio lauko indukcijos vektoriui.