Лекция 17 действие магнитного поля на электрический ток

17.1. Взаимодействие параллельных токов

В 1820 г. французский физик А.М. Ампер (1775 - 1836) открыл действие магнитного поля на проводник с током.

А.М. Ампер установил, что в магнитном поле с индукцией на элемент длины проводника с током действует сила

. (17.1.1)

А.М. Ампер экспериментально открыл взаимодействие двух параллельных проводников с токами: если токи идут в одном направлении, то проводники притягиваются (рис. 17.1.1), а если токи направлены противоположно, то проводники отталкиваются (рис. 17.1.2).

Пусть два параллельных проводника с токами расположены перпендикулярно плоскости чертежа. Токи направлены к нам (рис. 17.1.1). Вокруг проводника с током I₁ возникает магнитное поле, линия магнитной индукции которого является окружностью, и направление ее определяется по правилу правого винта. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к этой окружности в месте расположения второго проводника. На проводник с током I₂ в соответствии с законом Ампера действует сила , которая направлена навстречу проводнику с током I₁, т.е. притягивает второй проводник к первому

dF₂ = I₂B₁d . (17.1.2)

Магнитная индукция поля проводника бесконечной длины с током I₁ равна

В₁ , (17.1.3)

где R – расстояние между проводниками.

Подставляя формулу (17.1.3) в соотношение (17.1.2), получаем

dF₂ . (17.1.4)

Проводя аналогичные рассуждения для магнитного поля, созданного проводником с током I₂, получаем, что к нему притягивается проводник с током I₁ с силой

dF₁ =I₁B ₂d . (17.1.5)

Магнитная индукция поля, созданного вторым проводником в месте расположения первого проводника равна

В₂ . (17.1.6)

После подстановки формулы (17.1.6) в (17.1.5) получаем для силы, действующей на проводник с током I₁ , выражение

. (17.1.7)

Сравнение формул (17.1.4) и (17.1.7) показывает, что силы взаимодействия проводников равны

dF₁ = dF_2.

значит проводники притягиваются друг к другу с силой

.

Если токи в проводниках имеют противоположные направления, то можно показать, что проводники отталкиваются (см. рис. 17.1.2).

Взаимодействие параллельных токов применяют для определения единицы измерения силы тока, которая является основной единицей измерения, т.е. для нее существует эталон. Сила взаимодействия двух параллельных проводников с токами численно равна

.

Подставим в формулу значения физических величин. Пусть силы тока в проводниках равны по одному амперу I₂ = 1 А, расстояние между проводниками R = 1м, длина проводников l = 1 м, и .

Проводя вычисления, получаем значение силы взаимодействия двух параллельных проводников с токами

F = .

1 ампер – это сила тока, который проходит по двум бесконечно длинным параллельным проводникам, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга и вызывает силу взаимодействия на каждый метр длины проводников.