Магнитное взаимодействие токов

Если в магнитном поле проводника с протекающим по нему током находится другой проводник с током, то между ними появится сила взаимодействия. Проводники будут либо отталкиваться друг от друга (если направления токов противоположны), либо наоборот – притягиваться (если направления токов совпадают).

Ни рисунке ниже показаны отрезки двух бесконечно длинных параллельных прямолинейных проводников с токами I1 и I2.

Отрезки бесконечно длинных параллельных проводников с токами

Давайте предположим, что магнитное поле с индукцией B1 создано потоком I1, а ток I2 находится в этом поле. Применив правило левой руки в направлении силы F2, действующей на проводник 2, легко убеждаемся, что он притягивается к проводнику 1. Согласно закону Ампера сила F2 будет равна:

Сила действующая на проводник с током в магнитном поле

Где: B1 – индукция магнитного поля, которое создает ток I1, l – длина участка проводника 2, на который действует сила F2, α – угол между направлением тока I2 и индукцией B1.

Напряженность магнитного поля на расстоянии d от оси проводника для прямого тока I1 будет равна:

Напряженность магнитного поля прямого тока на расстоянии от проводника

Если учесть связь между напряженностью магнитного поля H и магнитной индукцией, то получим следующее выражение:

Напряженность магнитного поля прямого тока на расстоянии от проводника полная формула

На магнитное поле с индукцией B2, созданной током I2, согласно 3-ему закону Ньютона, действует магнитное поле на проводник с током I1, то есть численно F1 = F2.

Отсюда следует вывод, что два бесконечно длинных параллельных проводника взаимодействуют с силой, рассчитанной на отрезок l проводника, которая пропорциональна произведению сил токов, протекающих в этих проводниках, и обратно пропорциональна расстоянию между ними, то есть:

Сила взаимодействия двух бесконечно длинных параллельных проводников с током в системе СИ и СГС формула

На основании формулы (2) устанавливается единица силы тока – Ампер, являющейся основной в системе СИ (Международная система единиц). Ампер (А) – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам ничтожно малого сечения и бесконечной длины, расположенными на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызвал бы между данными проводниками силу, равную 2·10-7 Н на каждый метр длины.

Для определения численного значения μ0 воспользуемся определением Ампера, согласно которым I1 = I2 = 1A и d = 1 м и сила F в формуле (2) равна 2·10-7 Н. Подставив эти значения в формулу (2) (для вакуума μ = 1):

Определение численного значения магнитной постоянной формула

В системе СГС магнитная постоянная измеряется в безразмерных единицах: μ0 = 1

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *