Amperova sila je magnetna sila koja deluje na strujni provodnik u magnetnom polju.
Amperov zakon
Video čas
Kolektivno kretanje naelektrisanja u istom pravcu i smeru se naziva električna struja. Kada kroz provodnik protekne električna struja, dolazi do kolektivnog kretanja negativno naelektrisanih elektrona, u smeru suprotnom od smera električne struje (smer električne struje je smer kretanja pozitivnih naelektrisanja). Budući da se kreću kroz spoljašnje magnetno polje, elektroni su izloženi delovanju lorencove sile, koja je normalna na brzinu elektrona i linije magnetne indukcije istovremeno.
Lorencova sila pokušava da pomeri elektrone u pravcu normalnom na pravac provodnika. Kako su elektroni zarobljeni unutar provodnika, zbirno delovanje lorencove sile (sila koja deluje na sve elektrone u kretanju) se prenosi na provodnik u celini. Kažemo da na strujni provodnik u magnetnom polju deluje sila, koja će uzrokovati pomeranje provodnika (ukoliko nije učvršćen). Ovaj mehanizam je osnov rada zvučnika i elektromotora.
Jačina električne struje je po definiciji količina naelektrisanja koja protekne kroz poprečni presek provodnika u jedinici vremena, odnosno:
$$\ I=\frac{\Delta q}{\Delta t} $$
Ako iz prethodnog izraza iskažemo vrednost naelektricanja sledi da je:
$$\ \Delta q=I\cdot \Delta t$$
Ako prethodni izraz zamenimo u izraz za lorencovu silu
$$\vec{F} =q\cdot \vec{v} \times \vec{B} $$
dobijamo:
$$\ \vec{F }=I\cdot \Delta t\cdot \vec{v} \times \vec{B} $$
Kako je put koji pređu naelektrisane čestice jednak dužini provodnika (u magnetnom polju) –l, a znamo da se pređeni put izračunava kao proizvod brzine kretanja i vremena (za ravnomerno pravolinijsko kretanje):
$$\ \vec{l} =\vec{v}\cdot \Delta t $$
Sledi da se izraz za lorencovu silu koja deluje na strujni provodnik može napisati kao:
$$\ \vec{F } =I\cdot \vec{l} \times \vec{B}$$
Sila koja deluje na strujni provodnik u magnetnom polju (Amperova sila) direktno je srazmerna dužini provodnika, magnetnoj indukciji magnetnog polja kao i jačini struje u provodniku.
Definicija Ampera [A]: Ako između dva paralelna strujna provodnika, na međusobnoj udaljenosti od 1m deluje sila od 2 ·10-7 N, kažemo da kroz njih protiče električna struja jačine 1 A.
Elektromotor
Otkriće da magnetno polje i električna struja u sadejstvu mogu rezultovati mehaničkom silom, uspostavilo je temelj za osmišljavanje modernih električnih mašina i aparata. Svaki aparat koji radi na električnu struju, a produkuje nekakav mehanički rad, radi na ovom principu. Od kućnih aparata (mikser, usisivač, fen, veš mašina …) sve do velikih industrijskih mašina, koristi se isti princip za pretvaranje električne energije u mehanički rad – delovanje magnetnog polja na strujni provodnik, ostvaren kroz rad elektromotora.
Osnovni delovi svakog elektromotora su stator i rotor. Stator je permanentni (stalni) magnet između čijih polova je smešten kalem sa jezgrom od mekog gvožđa (elektromagnet) koji može da rotira oko neke ose (rotor). Kada se kroz rotor propusti električna struja, magnetno polje rotora (koji je elektromagnet) sukobi se sa magnetnim poljem statora (stalni magnet) te se između ova dva dela elektromotora javlja amperova sila. Kako je jedini pokretni deo elektromotora njegov rotor, pod dejstvom amperove sile rotor počinje da se okreće, kako bi zauzeo položaj u kojem bi se povinovao delovanju amperove sile. Taman kada se rotor zakrene tako da suprotni polovi rotora i statora stoje jedan naspram drugog, četkice promene kontaktne pozicije i struja kroz rotor počinje da teče u suprotnom smeru. Polovi rotora menjaju mesto, pa su sada istoimeni polovi statora i rotora okrenuti jedan ka drugom. Amperova sila ponovo deluje na rotor i zakreće ga ka poziciji u kojoj bi se položaj rotora povinovao delovanju Amperove sile (suprotni polovi rotora i statora jedan ka drugom). U tom položaju četkice ponovo menjaju smer struje kroz rotor i ceo ciklus se nastavlja u nedogled. Rotor se okreće oko svoje ose sve dok kroz njega protiče struja.