Магнитное взаимодействие двух параллельных прямолинейных бесконечно длинных проводников с электрическим током

Рассмотрим два бесконечно длинных прямолинейных проводника, расположенных на расстоянии в параллельно друг другу. Опыт показывает, что при пропускании по проводникам электрического тока между ними возникают силы взаимодействия. Это явление обнаружил Ампер в 1820 г.

Докажем, что если электрические токи силой Jj и J2 в проводниках направлены в в одну сторону, то проводники притягиваются друг к другу. Но если направления электрических токов силой J] и J2 в проводниках противоположные, то они отталкиваются друг от друга (рис. 132).

Модуль вектора В ; магнитного поля, созданного электрическим током силой J1 описывается формулой

Модуль вектора В2 магнитного поля, созданного электрическим током силой J2, определяется аналогичной формулой.

По закону Ампера на элемент тока J2 ? d I второго проводника с электрическим током силой J2 действует сила Ампера d F12 со стороны магнитного поля, окружающего проводник с электрическим током СИЛОЙ J]

где а - угол между элементом тока J? d I и вектором В/, а. = , так как

2

вектор В; перпендикулярен вектору J2 • d l, sina = 1, тогда подставив в (17.14) выражение для В, (17.13), получим

Направление силы Ампера d F12, с которой магнитное поле первого проводника с электрическим током силой Jh действует на элемент тока второго проводника с электрическим током силой J2, определяется по правилу левой руки.

Аналогично, формула для силы Ампера d F21 , с которой магнитное поле, создаваемое проводником с электрическим током силой J2, действует на элемент тока первого проводника с электрическим током силой имеет вид

Рис. 132

так как

то

Сила dF 12 направлена к проводнику с электрическим током силой Jh а сила d F2i - к проводнику с электрическим током силой J2.

Таким образом, при одинаковых направлениях электрических токов силами J] и J2, между проводниками возникают силы притяжения. Проводники притягиваются друг к другу.

Когда направления электрических токов силами J] и J2 противоположны друг другу, проводники отталкиваются друг от друга. Если проводники имеют длину /, то проинтегрировав формулу (17.17) в пределах от 0 до /, получим

Из формул (17.16) и (17.16) следует, что модули сил Ампера dFn и dF2i равны и определяются формулой

Формулу (17.18) использовали для введения в системе СИ единицы силы тока - ампера (А). Положим Jj = J2 =1А, b = 1м, I = 1 м, тогда для вакуума формула (17.18) примет вид

Отсюда следует, что 1 Ампер равен силе постоянного электрического тока, текущего по двум параллельным прямолинейным бесконечно длинным проводам ничтожно малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии Ъ = друг от друга в вакууме и вызывающего меяеду ними силу

взаимодействия, равную = 2 10 н (ньютона) на каяедый метр

4 л

длины (единицу длины) проводника.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >