Магнитная индукция

Характеристика электрического поля — вектор напряженности E
Характеристика магнитного поля — вектор магнитной индукции В
Дать простое определение магнитной индукции B (как для напряженности E электрического поля) невозможно, т.к. магнитное поле — более сложное явление, чем электрическое поле
Поэтому надо раздельно исследовать, как определяется:
направление вектора магнитной индукции — куда направлено магнитное поле в данной точке
модуль (величина) магнитной индукции — какой силы магнитное поле в данной точке

Направление вектора магнитной индукции B в данной точке магнитного поля определяют по направлению северного полюса магнитной стрелки

I
Возьмем длинный проводник с током и поместим его в магнитное поле — на него со стороны магнитного поля будет действовать сила
Любой проводник можно рассматривать как состоящий из малых участков с одним и тем же током I, и на каждый из них будет действовать сила со стороны магнитного поля
Нам достаточно знать закон, по которому магнитное поле действует на один малый участок тока
F
F

Закон действия магнитного поля на малый участок проводника с током был установлен в 1820 г. французским физиком Ампером (1775–1836)
Этот закон можно выявить на следующем опыте
I
2I

Выводы из опытов Ампера:
сила, действующая на проводник с током, прямо пропорциональна величине тока: F ~ I
сила, действующая на проводник с током, прямо пропорциональна длине проводнике: F ~ Δl
сила, действующая на проводник с током, максимальна, когда направление тока перпендикулярна линиям магнитного поля:
I ⊥ B ⇒ F = Fmax
Получаем Fmax ~ IΔl
Если разделим это выражение на IΔl, то
Другими словами, это отношение не зависит ни от тока, ни от длины проводника, и будет характеризовать само магнитное поле. Это отношение и есть модуль вектора магнитной индукции:

Единица измерения магнитной индукции
Из формулы, определяющей величину модуля вектора магнитной индукции,
следует, что за единицу магнитной индукции (эталон магнитной индукции) можно принять магнитную индукцию магнитного поля, действующего на прямой проводник с током 1 А длины 1 м с максимальной силой 1 Н:
Эта единица имеет специальное название — тесла (Тл) в честь югославского ученого Н.Тесла (1856–1943):

Из определения модуля вектора магнитной индукции следует, что
Эта формула позволяет вычислять максимальную силу, действующую со стороны магнитного поля индукции B на проводник с током I длины Δl
Сила со стороны магнитного поля максимальна, когда направление тока перпендикулярно направлению вектора магнитной индукции:
При других ориентациях тока сила ослабляется и равна нулю, когда направление тока параллельно вектору магнитной индукции:
Опыт показывает, что
где α — угол между I и вектором B
Это — формула для силы Ампера (силы, действующей на проводник с током в магнитном поле)
сила Ампера