Virtajohtimeen kohdistuva voima
Kun virtajohtimessa kulkee sähkövirta, se vuorovaikuttaa muiden magneettien, kuten kestomagneettien tai toisten virtajohtimien kanssa. Alla olevalla videolla demonstroidaan johtimeen kohdistuvaa voimaa U-magneetin kohtioiden välissä. Magneettivuon tiheyden suunta on videolla ylhäältä alas eli pohjoiskohtiosta eteläkohtioon.
Sähkövirta kulki kohtioiden välissä roikkuvassa metallitangossa aluksi kohti katsojaa. Syntyvä magneettinen voima poikkeuttaa metallitangon pystysuunnasta oikealle. Kun virran suunta vaihdettiin, havaittiin tangon siirtyvän vasemmalle, koska tankoon kohdistuvan voiman suunta muuttui päinvastaiseksi. Sähkövirran suunta vaikuttaa magneettikentän suuntaan ja täten myös magneettisen vuorovaikutuksen suuntaan.
Kun johdin on kohtisuorassa magneettikentän suuntaan nähden, siihen kohdistuva voiman suunta on kohtisuorassa sähkövirtaan ja magneettivuon tiheyden suuntaan verrattuna. Suunta päätellään muistisäännöllä, joka muodostetaan oikean käden etusormen, keskisormen ja peukalon avulla. Kun sormet levitetään kohtisuoriksi toisiinsa nähden, ne ilmaisevat sähkövirran, magneettivuon tiheyden ja johtimeen kohdistuvan voiman suunnat; etusormi: sähkövirta, keskisormi: magneettivuon tiheys ja peukalo: magneettinen voima.
Virtajohtimeen kohdistuvan voiman suuruus riippuu magneettivuon tiheydestä ([[$B$]]), sähkövirran suuruudesta ([[$I$]]) sekä johtimen pituudesta ([[$l$]]) seuraavan kaavan mukaisesti.
[[$ \quad F=IlB $]]
Kaava kuvaa tilannetta, jossa johdin on magneettikentässä, jonka suunta on kohtisuorassa johtimeen nähden. Mikäli johdin ja kenttä eivät ole kohtisuorat, lasketaan voiman suuruus käyttämällä magneettivuon tiheytenä johtimelle kohtisuoraa komponenttia. Alla olevassa kuvassa on esitetty tällainen tilanne.
Kun johtimen sähkövirta hahmotetaan vektorina, voidaan ilmaista sen ja magneettikentän välinen kulma [[$ \alpha $]]. Kuviossa johtimelle kohtisuora magneettivuon tiheyden komponentti on [[$ B_y=B \sin \alpha $]]. Tämän perusteella voiman kaava saa muodon [[$ F=IlB \sin \alpha $]].
Tämä lauseke pätee kaikilla mahdollisilla suunnilla. Erikoistapaus on tilanne, jossa sähkövirta ja magneettikenttä ovat samansuuntaiset. Tällöin [[$ \alpha =0^{\circ}$]] ja [[$ \sin \alpha =0$]], eli johtimeen ei kohdistu magneettista voimaa. Voiman suunta on kaikissa tapauksissa kohtisuora virralle ja magneettivuon tiheydelle. Kuvan mukaisessa tilanteessa voima suuntautuu siis kuvan sisään.
Magneettikentässä olevaan virtajohtimeen kohdistuva voima
Magneettikentässä olevaan virtajohtimeen kohdistuu magneettinen voima, jonka suuruus noudattaa kaavaa
[[$ \quad F=IlB \sin \alpha $]].
- [[$ I $]] on johtimen sähkövirta, [[$ l $]] johtimen pituus,[[$ B $]] magneettivuon tiheys ja [[$ \alpha $]] sähkövirran ja magneettivuon tiheyden välinen kulma.
- Voiman suunta on oikean käden säännön mukaisesti kohtisuora virralle ja magneettikentälle.
- Mikäli johtimen ja magneettikentän välinen kulma on suora, lasketaan voima kaavalla [[$ F=IlB $]].

