on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 41 гость.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

46.12 Взаимодействие параллельных токов − закон Ампера.

 Теперь без труда можно получить формулу для вычисления силы взаимодействия двух параллельных токов.
 Итак, по двум длинным прямым параллельным проводникам (рис. 440), находящимся на расстоянии R друг от друга (которое во много, раз в 15 меньше длин проводников), протекают постоянные токи I1, I2.


рис. 440

 В соответствии с полевой теорией взаимодействие проводников объясняется следующим образом: электрический ток в первом проводнике создает магнитное поле, которое взаимодействует с электрическим током во втором проводнике. Чтобы объяснить возникновение силы, действующей на первый проводник, необходимо проводники «поменять ролями»: второй создает поле, которое действует на первый. Повращайте мысленно правый винт, покрутите левой рукой (или воспользуйтесь векторным произведением) и убедитесь, что при токах текущих в одном направлении, проводники притягиваются, а при токах, текущих в противоположных направлениях, проводники отталкиваются1.
 Таким образом, сила, действующая на участок длиной Δl второго проводника, есть сила Ампера, она равна

где B1 − индукции магнитного поля, создаваемого первым проводником. При записи этой формулы учтено, что вектор индукции B1 перпендикулярен второму проводнику. Индукция поля, создаваемого прямым током в первом проводнике, в месте расположения второго, равна

 Из формул (1), (2) следует, что сила, действующая на выделенный участок второго проводника, равна

 Легко убедится, что такая же по модулю сила действует на участок такой же длины первого проводника. В этом можно убедиться, просто взглянув внимательно на полученный результат (3) − силы токов входят в эту формулу симметрично. Таким образом, силы взаимодействия между проводниками удовлетворяют третьему закону Ньютона.
 Можно наглядно проиллюстрировать взаимодействие проводников, построив картины силовых линий магнитных полей, создаваемых двумя параллельными проводниками. Если мы умеем рассчитывать поля, то по известному алгоритму можно построить эти силовые линии, затратив немного усилий. Вспомним также, что основоположник теории электромагнитного поля Майкл Фарадей воспринимал силовые линии (магнитного и электрического полей) как упругие трубки, благодаря натяжению которых и возникают силы взаимодействия. Ниже представлены точно рассчитанные картины силовых линий магнитных полей в плоскости перпендикулярной двум длинным проводникам, по которым протекают постоянные электрические токи.
Так на рис. 441 показаны силовые линии, для токов текущем в одном направлении, на рис. 441 а силы токов равны, а на рис. 441 б различны. Не правда ли − эти «упругие трубки» стягивают проводники?

рис. 441

 На рис. 442 токи текут в противоположных направлениях, в обоих случаях силы токов различны. Здесь проводникам явно не нравится находиться рядом − они стремятся разойтись.

рис. 442

Задание для самостоятельной работы.
 Задайте самостоятельно направления токов на рис. 441, 442 и укажите направления силовых линий на этих рисунках.


1В электростатике, как всегда, наоборот: одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются!