Ампер. Классическая электродинамика

Расположим ладонь так, чтобы четыре пальца были направлены по току (вектор i), а вектор магнитной индукции входил в ладонь перпендикулярно ей (вектор В). Отставленный на 90° большой палец укажет направление силы, действующей на проводник, то есть силы Ампера.

(Для этого можно использовать и правую руку, главное — скорректировать направление векторов согласно описанному выше.)

На этом рисунке при определении BɅI' использована правая рука, следовательно, вектор В входит в ее тыльную сторону и выходит из ладони.

ЗАКОН ЛОРЕНЦА

Закон Лоренца является основополагающим законом электродинамики — дисциплины, обязанной своим появлением Андре-Мари Амперу. Под электродинамикой мы понимаем изучение взаимодействия движущихся зарядов с электрическими и магнитными полями.

Ампер при изучении взаимодействия элементов тока был вынужден принять гипотезу о том, что внутри проводников существует движение этих элементов. Во времена нидерландского физика и математика Хендрика Антона Лоренца (1853-1928) существование точечных зарядов уже было доказано. Закон Лоренца устанавливает силу, воздействующую на частицу q, движущуюся со скоростью v в магнитном поле В, и записывается следующим образом:

_{→    →       →}

F = q v Λ В.

Если а определяет угол, образованный скоростью и магнитным полем, показатель силы может записываться также следующим образом:

F=gvBsinα.

Но этот показатель может соответствовать и движению заряда, проходящего в проводнике длиной L со скоростью v за определенный промежуток времени (v = L/t). Поскольку электрический ток определяется как движение зарядов на единицу времени (I = Q/t), предыдущее выражение может принимать вид:

F=ILBsinα.

Иными словами, речь идет о силе Ампера, существование которой следует из открытого Ампером математического закона, если мы предположим, что магнитное поле создается электрическим током.

Закон Лоренца не описывает происхождение магнитного поля. На этом рисунке изображен магнит, хотя его роль может выполнять и элемент тока, то есть движущиеся заряды могут вести себя как магнит.

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

В ноябре 1826 года парижское издательство Мэгиньон-Марви выпустило «Теорию электродинамических явлений, выведенную исключительно из опыта» — книгу, где были собраны «доклады, которые г-н Ампер представил Королевской Академии наук во время заседаний 4 и 20 сентября 1822 года, 22 декабря 1823 года, 12 сентября и 21 ноября 1825 года». Книга содержит указатель, хотя сам текст не делится на главы или части, что затрудняет чтение. Несмотря на это труд Ампера представляет собой важный этап в истории электродинамики. Вот начало произведения — настоящая речь в защиту работы Ньютона: