Wiemy, że w przewodniku znajduje się prądpole magnetyczne wystawione na działanie siły. Jego kierunek zależy od kierunku linii pola i kierunku prądu: jeśli te ostatnie są znane, kierunek siły można określić za pomocą reguły lewej ręki lub prawej śruby.
Zastanówmy się teraz, od czego zależy wielkość tej siły. Przejdźmy do tego doświadczenia.
Zawieszony na lewym ramieniu dźwigni wahaczaprzewód linii AB i umieść go między biegunami N i S elektromagnesu, tak aby był on prostopadły do linii siły pola magnetycznego. Szeregowo z tym przewodnikiem włączamy amperomierz, a także reostat, za pomocą którego można zmierzyć prąd w naszym przewodniku. Zrównoważyć wagę i zamknąć łańcuch. Niech prąd w przewodzie AB zostanie skierowany z B do A. Bilans równowagi zostanie zakłócony; aby go przywrócić, należy umieścić dodatkową równowagę na prawej misce, której ciężar będzie równy sile działającej na przewód pionowo w dół. Teraz zmienimy prąd w naszym przewodniku; zauważamy, że wraz ze wzrostem prądu wzrasta również siła działająca na przewodnik. Zmiany pokażą nam, że siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik, jest wprost proporcjonalna do przepływającego przez niego prądu.
Czy ta siła zależy od długości przewodu AB?Aby rozwiązać ten problem, weźmiemy przewodniki o różnych długościach przy tym samym prądzie. Pomiary pokażą nam, że siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem, będzie wprost proporcjonalna do długości części przewodnika znajdującego się w polu magnetycznym.
Niech F będzie siłą działającą na przewodnik z prądem umieszczonym w polu magnetycznym, l to długość tego przewodnika, a I to prąd w nim.
Gdy długość przewodu 1 i prąd w nim zmieniają się, jak widzieliśmy, wielkość siły F.
Stosunek siły F do długości przewodnika I i prądu w nim jest wartością stałą, która nie zależy od prądu w nim; dlatego wielkość tego stosunku może charakteryzować pole magnetyczne.
Wartość ta nazywa się indukcją magnetyczną lub indukcją pola magnetycznego.
Indukcję magnetyczną oznaczamy literą B. Zgodnie z definicją możemy napisać:
B = F / (I · l).
W układzie SI jednostka indukcji magnetycznejpojawia się indukcja pola, w której przewodnik o prądzie 1 A i długości 1 m jest poddany działaniu siły 1 N. Nazwa takiej jednostki to 1 niuton / (amperomierz) (w skrócie 1 N / (A˖m)).
Pokazujemy, że 1 N / (А˖м) = 1 (В˖сек) / m²:
1 N / (А˖м) = 1 (Н˖м) / (А˖м²) = 1 j / (А˖м²) = 1 (В˖А˖сек) / (А˖м²) = 1 (В˖ sec) / m².
Jednostka 1 wolta-sekunda nazywa się weber (wb).W konsekwencji 1 WB / m² lub 1 Tesla (T) jest jednostką indukcji magnetycznej. Podczas gdy w systemie pomiarowym GHS jednostką miary indukcji magnetycznej jest gaus (G):
1 T = 10⁴ G.
Indukcja magnetyczna jest wielkością wektorową. Kierunek wektora indukcyjnego w danym punkcie jest wyrównany z kierunkiem linii magnetycznej siły przechodzącej przez ten punkt.
W układzie SI indukcja magnetyczna jest siłą charakterystyczną dla pola magnetycznego, podobnie jak siła pola elektrycznego wyraża charakterystykę siły pola elektrycznego.
Znając indukcję pola magnetycznego, możemy obliczyć jego siłę działającą na przewodnik z prądem, zgodnie ze wzorem:
F = BI l.
W przewodniku z prądem ładunki nie tylko się poruszająlosowo w różnych kierunkach, ale także w określonym kierunku. Na każdy z ładunków ma wpływ siła magnetyczna, która jest przenoszona na przewodnik. Suma wszystkich sił z ruchu chaotycznego wynosi zero, a suma sił ruchu kierowanego nazywa się siłą Ampera.
W ogólnym przypadku wielkość siły działającej na przewodnik z prądem umieszczonym w polu magnetycznym jest określona przez prawo Ampere'a:
F = BI l sin α, gdzie α jest kątem między kierunkowością prądu (I) a wektorem pola magnetycznego (B).
Indukcja pola magnetycznego jest liczbowo równa sileza pomocą którego pole magnetyczne działa na pojedynczy element prądowy prostopadły do wektora indukcyjnego. Indukcja magnetyczna zależy od właściwości ośrodka.
