В предыдущих подразделах речь шла о то, что проводники с током образуют вокруг себя магнитное поле и действуют на постоянные магниты (магнитные стрелки), расположенные вблизи них, а магнитное поле действует на проводник с током.

Законы действия магнитного поля на ток установил А. Ампер в 1820 - 1821 гг. Тогда же было выяснено, что закономерности, найдены А. Ампером теоретически и им же подтверждены экспериментально, можно рассматривать как следствие закона Био - Савара - Лапласа, дополненного принципу равенства действия и противодействия.

Если прямолинейный жесткий проводник с длиной l, по которому течет ток силой I, поместить в однородное магнитное поле с индукцией B, то на него будет действовать со стороны поля сила F, которую можно измерить. Как показали исследования А. Ампера, в этом случае

где α - угол между направлениями тока и индукции магнитного поля; k - коэффициент пропорциональности, который определяют отбором единиц физических величин, входящих в формулу (9.21). В единицах СИ k = 1, а потому далее коэффициент опускаем.

Соотношение (9.21) называют законом Ампера. Анализ формулы (9.21) показывает, что на прямолинейный жесткий проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, действует со стороны поля наибольшая сила тогда, когда α = 90°, т.е. когда магнитные силовые линии пересекают проводник под прямым углом. Тогда

На прямой ток, ориентирован вдоль поля, сила не будет действовать (F = 0, так как α = 0). Направление силы можно найти по правилу левой руки: левую руку располагают так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь, а вытянутые пальцы совпадали с направлением тока, тогда отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с стороны поля. С помощью формулы (9.22) можно выяснить физический смысл магнитной индукции. Из нее следует, что магнитная индукция В численно равна силе, действующей со стороны поля на единицу длины проводника, по которому проходит ток единичной силы, перпендикулярный к направлению магнитного поля.

Рис. 9.6

Рассмотрим взаимодействие двух прямых бесконечно длинных проводников с током, расположенных параллельно друг другу на расстоянии d (рис. 9.6). Опыт показывает, что такие проводники притягиваются друг к другу, если токи в них имеют одинаковый направление (параллельные), и отталкиваются, если токи направлены противоположно (антипаралельні). Взаимодействие параллельных токов нетрудно объяснить, если учесть, что каждый из проводников создает магнитное поле, которое, по закону Ампера действует на другой проводник с током. Определим сначала силу F₁, с которой действует магнитное поле с индукцией В₂, создаваемого током I₂, на проводник с током И₁:

где l - длина элемента первого проводника, на который действует сила F₁. Учитывая, что в этом случае [см. формулу Ґ9.15)1. имеем

где d - расстояние между проводниками.

Аналогично можно получить формулу для силы F₂, с которой магнитное поле, создается током I₁, действует на проводник с током И₂:

Следовательно, силы F₁ и F₂ одинаковые по значению и противоположно направленные, что видно из рис. 9.6.

Таким образом, сила взаимодействия двух прямолинейных бесконечно длинных параллельных проводников в расчете на отрезок l проводникa прямо пропорциональна произведению сил токов и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Это утверждение называется законом взаимодействия токов.

Пользуясь законом взаимодействия токов, можно установить единицу силы тока, за которую в СИ принимают ампер (А) - силу такого постоянного тока, при прохождении которого по двум параллельным прямолинейных проводниках бесконечной длины и очень малой площади кругового поперечного сечения, содержащихся в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, возникает сила электромагнитного взаимодействия между проводниками, которая равна 2 ∙ 10^-7 Н на каждый метр длины.

Исходя из этого определения ампера и формулы (9.25), нетрудно доказать, что

Магнитная индукция выражается в теслах (Тл). Тесла - магнитная индукция такого однородного магнитного поля, действует с силой 1 Н на каждый метр длины прямолинейного проводника, который размещен перпендикулярно к направлению поля, если по этому проводнику проходит ток силой 1 А:

За единицу напряженности магнитного поля, которую называют ампер на метр (А/м), берут напряженность такого поля, магнитная индукция которого в вакууме равна 4π ∙ 10^-7 Тл.

Кроме СИ, которой отдается предпочтение в практике электромагнитных измерений, пользуются абсолютной электромагнитной системой единиц (СГСМ) и системой Гаусса. Не останавливаясь на принципах построения этих систем, приведем лишь соотношение между единицами магнитных величин в системах СГСМ и СИ.

Гаусс (Гс) - единица магнитной индукции в системе СГСМ - связан с теслой - единицей магнитной индукции в СИ - так: 1 Гс = 10^-4 Тл.

Напряженность магнитного поля в системе СГСМ выражается в ерстедах (Е). Связь между ерстедами и единицей напряженности в СИ такой: