Магнитная сила между двумя параллельными проводниками

Физика > Магнитная сила между двумя параллельными проводниками

 

Изучите магнитную силу для параллельных проводников: магнитная сила и магнитное поле, формула, третий закон Ньютона, единица тока – ампер.

Параллельные провода с током формируют магнитные поля, которые также создают примечательные силы на токах.

Задача обучения

• Перевести магнитную силу проводников в формулу.

Основные пункты

• Созданное магнитное поле на проводах высчитывается по формуле  (μ₀ – постоянная).
• Магнитная сила описывается через F = IlBsinθ. Если проводники параллельны, то уравнение упрощается, потому что синусоидальная функция приравнивается к 1.
• Силу между двумя параллельными проводами используют для определения ампера – стандартная единица тока.

Термины

• Магнитное поле – магнитная сила и полюса вокруг магнита или электрического тока.
• Текущий – скорость потока электрического заряда.

Параллельные провода с током формируют магнитные поля, которые также вызывают значительные силы на токах. Ощущаемая между проводами сила применяется для вычисления стандартной единицы тока – ампер.

Поле (B₁), создающее I₁ можно рассчитать по формуле:

Магнитные поля и сила, сформированные проводами, проводящими ток. Токи текут в одном направлении и отдалены дистанцией (r)

Поле B₁ сильно влияет на провод, вмещающий I₂. На рисунке эта сила обозначается как F₂. Ее можно рассчитать:

F₂ = I₂lB₁sinθ

Учитывая, что поле равномерно и перпендикулярно к проводу 2, sinθ = sin90 = 1. В итоге, упрощаем до F₂ = I₂lB₁.

В соответствии с третьим законом Ньютона (F₁ = -F₂), силы на двух проводах сравняются по величине и будут противоположными в направлении. Так что можно применить F вместо F₂. Часто длина проводов большая, поэтому удобнее решать силу на единицу длины:

Если токи текут в единой направленности, то сила притянет провода. В обратной ситуации – оттолкнет.

Часто сила между проводящими токи проводами применяется в качестве определения ампера. Если два параллельных провода отделены на 1 м, то каждый обладает 1 ампером, а сила:

Итог получаем из замены T на 1Н/(А ⋅ м).

Это значение выступает главным определением ампера. То есть, 1 ампер тока в двух бесконечно длинных параллельных проводниках создает на каждом силу 2⋅10^-7 Н/м.

---