====== 13. Siła działająca na przewód z prądem w polu magnetycznym ======

==== Wprowadzenie ====

Przewód z prądem umieszczony w polu magnetycznym doświadcza działania siły magnetycznej. Jest to podstawowa zasada działania silników elektrycznych i wielu innych urządzeń elektromagnetycznych.

==== Siła Lorentza ====

Siła działająca na poruszające się ładunki elektryczne w polu magnetycznym to siła Lorentza. Dla pojedynczego ładunku \( q \) poruszającego się z prędkością \( \vec{v} \) w polu magnetycznym o indukcji \( \vec{B} \) siła ta ma postać:

$$
\vec{F} = q \, \vec{v} \times \vec{B}
$$

==== Siła na przewód z prądem ====

Prąd elektryczny w przewodzie to uporządkowany ruch elektronów, więc całość przewodu jest narażona na działanie sumy sił Lorentza na wszystkie ładunki.

  * Dla prostego przewodu o długości \( l \), przez który płynie prąd \( I \), umieszczonego w jednorodnym polu magnetycznym \( \vec{B} \), siła działająca na przewód wynosi:

$$
\vec{F} = I \, \vec{l} \times \vec{B}
$$

  * Gdzie:
    - \( I \) — natężenie prądu [A],
    - \( \vec{l} \) — wektor długości przewodu (kierunek zgodny z przepływem prądu) [m],
    - \( \vec{B} \) — indukcja pola magnetycznego [T].

==== Właściwości siły ====

  * Kierunek siły jest prostopadły zarówno do kierunku prądu, jak i pola magnetycznego (reguła lewej dłoni).
  * Wielkość siły można wyrazić wzorem:

$$
F = I \, l \, B \sin \theta
$$

gdzie \( \theta \) to kąt między wektorami \( \vec{l} \) i \( \vec{B} \).

==== Zastosowanie ====

  * Siła ta jest podstawą działania silników elektrycznych, przetwarzając energię elektryczną na mechaniczną.
  * W amperomierzach i innych czujnikach pola magnetycznego.
  * W pomiarach siły magnetycznej i badaniu właściwości materiałów przewodzących.

==== Podsumowanie ====

  * Przewód z prądem w polu magnetycznym doświadcza siły prostopadłej do kierunku prądu i pola.
  * Siła ta jest wynikiem działania siły Lorentza na nośniki ładunku.
  * Zależna jest od natężenia prądu, długości przewodu, indukcji pola i kąta między prądem a polem.