Mozgó töltésre ható mágneses erő

A fizikusok sokáig kutatták az összefüggést az elektromos és a mágneses jelenségek között.

Először mágneses térben mozgó elektronokkal fogunk kísérletezni. Közelítsük egy rúdmágnes északi pólusát a televíziókészülék (vagy oszcilloszkóp) képernyőjéhez fölülről. Tapasztalhatjuk, hogy a "kép" oldal irányban eltolódik. Tegyük most a mágnest a képernyő mellé, ekkor az elmozdulás függőleges lesz. Fordítsuk meg a mágnest, látható, hogy a jelenség megismétlődik, de ellenkező irányban.

A kísérlet eredményét úgy összegezhetjük, hogy a mágneses térbe érkező elektronokra erő hat, amely egyaránt merőleges a részecskék sebességére és a mágneses indukcióra, azaz a mágneses mező irányára.

A pontos kísérletek arra az eredményre vezetnek, hogy a mozgó elektromos töltésekre a mágneses mező erőt fejt ki, feltéve, hogy a töltések sebessége nem párhuzamos a mágneses indukció irányával. A mozgó részecskékre ható erő irányát az úgynevezett "jobbkéz"-szabály adja meg:

Mutasson jobb kezünk hüvelykujja a pozitív töltésű részecskék sebességének (v) irányába, mutatóujjunk a mágneses indukció (B) irányába, akkor a középső ujjunkat a (v,B) síkra merőlegesen tartva ez megadja a pozitív töltésű részecskékre ható erő (F) irányát.

Az ugyanígy mozgó negatív töltésű részecskékre ható erő pontosan ellentétes irányú.

Mozgó pozitív töltéshordozóra ható mágneses erő iránya

Áramra ható mágneses erő

Nemcsak a mozgó elektromos töltésekre hat a mágneses erő, hanem az elektromos áramot szállító vezetékre is. Ugyanis az elektromos egyenáram a töltések egyirányú áramlását, mozgását jelenti, tehát a vezetékben mozgó szabad töltéseken keresztül az egész vezetőre hat ez az erő.

Patkómágnes pólusai közé helyezzünk egy U-alakú fém ingát, amelynek szárait egy áramkörbe kapcsoltunk, majd zárjuk (csak egy pillanatra!) az áramkört! A kísérlet szerint a mágneses mező erőt fejt ki az árammal átjárt vezetőre, amely erő ugyanaz, mint a mozgó elektromos töltésre ható. Tekintsük az l hosszúságú vezetékdarab hosszát olyan vektornak (l), melynek iránya az áram irányával, azaz a pozitív töltések áramlási irányával megegyezik. Így tehát alkalmazva a jobbkéz-szabályt az "l " (a pozitív töltések áramlási iránya), "B", és az "F" vektorok ebben a sorrendben mutatnak jobb kezünk merőlegesen tartott ujjainak irányában.