Vzájomné silové pôsobenie dvoch priamych rovnobežných vodičov s prúdmi

 

Magnetické polia vodičov sa skladajú do výsledného magnetického poľa. Keďže na tenký priamy vodič nepôsobí silou jeho vlastné magnetické pole, budeme uvažovať iba o sile pôsobiacej na vodič v magnetickom poli susedného vodiča. Na prvý vodič s prúdom I1  pôsobí magnetické pole druhého vodiča s prúdomI2  silou F. Magnetická indukcia B1  tohto poľa je v bodoch druhého vodiča kolmá na rovinu oboch vodičov. Sila F je kolmá na B1  aj na druhý vodič. Jej smer určíme pravidlom ľavej ruky. Výsledok je znázornený na obr. a, b . Vidíme, že súhlasí s výsledkami pokusu.

Štúdiom vzájomného pôsobenia medzi vodičmi s prúdom sa zaoberal francúzsky fyzik A. M. Ampere. Zistil, že dva rovnobežné vodiče s prúdom, ktorých vzdialenosť je oveľa menšia ako ich dĺžka , pôsobia na seba silou, ktorej veľkosť je priamo úmerná  súčinu prúdov I1 a I2 , dĺžke vodičov l a nepriamo úmerná vzdialenosti vodičov d.

Túto závislosť možno vyjadriť vzťahom:    

K – je konštanta úmernosti k= μ2π   , μ  je permeabilita prostredia, permeabilita vákua μ0=4π.10-7  .

Zavádzame ešte relatívnu permeabilitu  μr  vzťahom     μr=μμ0                  .

Z týchto vzťahov môžeme odvodiť vzťah B=μ2π Id    kde B je veľkosť magnetickej indukcie v bodoch, ktorých vzdialenosť od priameho vodiča s prúdom I je d.

Definícia Ampéra : Ampér je stály prúd, ktorý pri prechode dvoma priamymi rovnobežnými nekonečne dlhými vodičmi zanedbateľného prierezu, umiestenými vo vákuu vo vzájomnej vzdialenosti 1 m, vyvolá medzi týmito vodičmi silu s veľkosťou  2.10-7   newtona na 1 m dĺžky vodiča.

Úlohy :

  1. Vzdialenosť vodičov v kábli, ktorým prechádza prúd 25 A, je 5 mm. Akou veľkou silou je namáhaná izolácia medzi vodičmi na každom desaťmilimetrovom úseku ? Relatívna permeabilita izolácie μr=1  . ( 2,5.10 N )
  2. Nakreslite schému zapojenia vodičov z predchádzajúcej úlohy tak, aby sily pôsobiace na vodiče boli príťažlivé ( odpudivé ).