Magnetne sile na tokove

Ta predstavitev prikazuje električni tok skozi vodnik. Tok sestavljajo naboji, ki se premikajo po prevodni žici (vodniku) (1.0 As naboja na sekundo = 1.0 amper). To se lahko dogaja v prevodniku, saj so naboji v njem prosti in se lahko premikajo in odzivajo na sile. Čas je v s.

V animaciji ni na začetku prikazanih nobenih magnetnih sil. Elektroni (nosilci naboja, ki se lahko prosto gibljejo po prevodnikih) potujejo v eni smeri, toda smer toka je ravno nasprotna (to je smer, v katero bi se premikali pozitivni naboji). S tem ni nič narobe; to je samo dogovor. Pozitiven tok v določeni smeri pomeni, da bi se v tej smeri gibali pozitivni naboji (to je isto, kot da se negativno nabiti elektroni gibljejo v nasprotni smeri). Kakšna je smer toka v animaciji?  Ker se negativni delci premikajo na levo, teče pozitiven tok na desno.

Vključi enotno magnetno polje tako, da kaže v zaslon. Polje smo predstavili s krogi z "x" v notranjosti. Ker vektorje predstavljamo s puščicami, "x" prikazuje, kako bi bila videti puščica, ki kaže proč od nas. Kaže, da vidimo puščico od zadaj in "x" predstavlja peresa na repu. Enako velja za magnetno polje, ki kaže ven iz strani. Prikažemo ga tako, da uporabimo kroge s pikami v sredini. (pogled na puščico, ki kaže točno proti tebi). Kakšna je sila na elektrone na mestih, kjer se nahajajo? Preklopi smer magnetnega polja (ven iz zaslona). Kakšna je smer sile na elektrone? Kot vidiš, se zdaj elektroni premikajo na levo. Za določanje sile lahko uporabimo F = e v x B da določimo sile. Za enotno magnetno polje, usmerjeno iz zaslona je e negativen, v pa kaže v desno in B ven iz strani. Ker sta v in B pravokotna, dobimo, da je F = |F| = |e|vB. Po pravilu desnosučnega vijaka (usmeri prste proti v, zasuči jih proti smeri B in tvoj palec kaže v smeri v x B) dobimo, da kaže vektorski produkt v x B navzdol, vendar moramo upoštevati, da imamo negativni naboj. Zaradi tega kaže sila na elektrone v tem primeru navzgor. Ko opravimo isti postopek za magnetno polje (usmerjeno iz zaslona), dobimo, da je sila na elektrone usmerjena navzdol.

Spremeni smer, v kateri se premikajo elektroni. Vključi magnetno polje tako, da kaže v zaslon). Kako je sedaj usmerjena sila? Če slediš navodilom iz prejšnjega odstavka, potem mora biti to preprosto.

Naj se elektroni premikajo v prvotno smer in poskusi magnetno polje usmeriti v desno.  Kakšna je smer sile? Kaj pričakuješ, če kaže magnetno polje v levo? Poskusi.  Kaj lahko povzameš o silah na premikajoči se naboj (in s tem sili na vodnik) v magnetnem polju?

Sila na gibajoč nabit delec je pravokotna tako na smer hitrosti kot na magnetno polje (hitrost in magnetno polje ne smeta kazati v isto smer) in jo opišemo z vektorskim produktom F = ev x B. Pomni, da je naboj na elektronih negativen in kaže sila nanj v nasprotni smeri kot v x B.