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.

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:

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:

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

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:

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):

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