Почему магнитные силы, действующие на проводники катушки прибора, не зависят от угла поворота катушки?

Магнитные силы, действующие на проводники катушки прибора (например, в измерительном механизме с подвижной катушкой), не зависят от угла её поворота потому, что при повороте катушки изменяется направление действия сил, но не их величина.

Рассмотрим проводник с током, находящийся в магнитном поле. На него действует сила Ампера:

где:

• $B$ — магнитная индукция поля,

• $I$ — сила тока в проводнике,

• $l$ — длина проводника,

• $\alpha$ — угол между направлением тока и линиями магнитного поля.

В приборах с подвижной катушкой используют радиальное магнитное поле. Это означает, что линии магнитного поля расположены так, что при любом положении катушки проводники с током находятся перпендикулярно линиям поля. Поэтому угол $\alpha$ всегда равен $90^\circ$, а:

Тогда сила становится:

и в этом выражении нет угла поворота катушки. Следовательно, при вращении катушки величина силы Ампера остаётся постоянной.

Изменяется только направление этих сил: на противоположных сторонах катушки силы направлены в разные стороны и создают вращающий момент, который поворачивает катушку. Но сами силы остаются одинаковыми по величине при любом угле поворота. Именно поэтому шкала таких приборов получается равномерной и точность измерений не зависит от положения катушки.