Формулиране и приложение на закона на Ампер
Законът на Ампер, чието формулиране е известно на всеки физик, е едно от четирите уравнения на Максуел, които заедно формират основата на цялата теория на класическата електродинамика.
Уравненията на Максуел
Част от закона на Ампер е как електрическите токове, източници на магнитно поле, са свързани със самото поле. С други думи, това (във връзка със закона на Гаус за магнетизма) точно описва модела, при който електрическите токове генерират магнитни полета. Корекционната част на Максуел е важна, тъй като казва, че магнитните полета се появяват, когато електрическите полета се променят с течение на времето. Това е важно и защото уравненията на Максуел не се съгласяват без него. С корекцията на термина можем да извлечем формули за запазване на електрическия заряд и да предскажем съществуването на електромагнитни вълни, които се движат със скоростта.
В разбираема форма законът на Ампер участва съответно в линейността на уравненията на Максуел и, следователно, в цялата теория на класическата електродинамика. Ако вземете два токови разпределители и ги комбинирате, тогава магнитното поле ще бъде сумата от магнитните полета, произведени от всяка конфигурация.
Регулиращият елемент на Максуел е все още линеен и следователно електромагнитните вълни също са линейни. Те се намесват помежду си според принципа на суперпозицията и преминават право един през друг, без да се разпръскват.
Как да обясним закона на Ампер на прост език?
Най-простото обяснение е, че проводникът носи ток. Ако пренебрегнете магнитното поле на Земята, можете да си представите, че вертикален проводник с електрически ток се изкачва нагоре.
Хората са склонни да говорят за електромагнетизъм, но електричеството е отделно от магнетизма, тъй като е установено, че електричеството и магнетизмът си влияят и могат да се комбинират в система от уравнения. По-специално, в случай на жици под напрежение, електрическият ток създава магнитно поле. Ориентацията на тези полета не е много ясна, но е забележима. Магнитни компаси могат да бъдат разположени около жици под напрежение, а посоките на полетата могат да се видят в посоките на иглата.
Има възможност да се обмисли това поради простата симетрия. Токът в проводника създава магнитно поле, но какво трябва да се случи с модела в тези полета, ако проводникът остане вертикален и се върти под някакъв ъгъл около тази вертикална ос? Въпросът е, че токът в никакъв случай не се променя за такъв завой. Той все още върви прав. Следователно това въртене не може да промени картината на магнитното поле, което се получава.
Има само две възможни структури, които биха работили от това. Или полетата са насочени радиално към или от жицата, или около жицата. Първата възможност е хората да получат електрическо поле от електрически зареден проводник. Втората възможност е, че можете да получите магнитното поле, създадено от тока през проводниците.
За един проводник формите на полето имат кръгови структури в центъра на проводника и силата на полето намалява с разстоянието. Като шаблон той много прилича на вълните, които се образуват, когато камък падне във вода. Има две основни разлики между езерцето и модела на магнитното поле. Първият е, че магнитното поле остава постоянно на дадено разстояние. Той няма да расте, но ще намалее в даден момент. Второто е, че магнитното поле има посока към всяка точка на допир на кръга.