Síla působící mezi dvěma rovnoběžnými vodiči s
proudem
Mějme dva dlouhé přímé vodiče vedle sebe. Jejich vzájemná
vzdálenost je d, jedním protéká proud I1, druhým
I2. Budou na sebe tyto vodiče působit nějakou silou?
Je celkem jasné, že vodiče na sebe budou navzájem působit
prostřednictvím magnetických polí, které kolem sebe vytvářejí
¤. Tato magnetická pole se skládají a vytvářejí výsledné pole. Tvar
tohoto pole závisí na směrech proudů ve vodičích - zda jsou souhlasné či
opačné (obr. 1-4).
obr. 1: Proud prochází stejným
směrem. V oblasti mezi vodiči jdou siločáry obou magnetických polí
proti sobě - pole se zeslabuje, v oblasti vně vodičů mají siločáry
obou polí stejný směr - pole se zesiluje a vodiče jsou tlačeny k
sobě.
obr. 2: Proud prochází opačným
směrem. V oblasti mezi vodiči mají siločáry obou polí stejný směr
- pole se zesiluje, v oblasti vně vodičů jdou siločáry obou
magnetických polí proti sobě - pole se zeslabuje a vodiče jsou taženy
od sebe.
obr. 3: Přibližný tvar siločar
výsledného magn. pole - proud prochází vodiči stejným směrem
obr. 4: Přibližný tvar siločar
výsledného magn. pole - proud prochází vodiči opačným směrem
Na problematiku se můžeme podívat z hlediska síly
působící na vodič s proudem v magnetickém poli ¤. Podívejme se
na situaci tak, že jeden vodič (třeba ten vlevo) vytváří magnetické pole
a na druhý vodič nahlížejme jako na vodič, který se v tomto magnetickém
poli nachází. Směr síly působící na tento vodič určíme pomocí Flemingova
pravidla levé ruky ¤ (obr. 5, 6).
obr. 5: Síly působící na
vodiče, kterými prochází proud stejným směrem
obr. 6: Síly působící na
vodiče, kterými prochází proud opačným směrem
Jednoduše se dá odvodit i vztah pro velikost síly. Situace je na obr.
7.
Velikost indukce magnetického pole , kterou
vytváří vodič 1 v místě 2, je .
Na vodič 2 působí v tomto místě síla F = BI2l.
Po dosazení za velikost magnetické indukce dostáváme vztah
To je síla, kterou se vodiče přitahují nebo odpuzují.
obr. 7
Pomocí tohoto vztahu pro sílu se definuje jedna ze sedmi základních
jednotek SI, jednotka elektrického proudu ampér.
Dvěma nekonečně dlouhými rovnoběžnými přímými
vodiči zanedbatelného průřezu umístěnými ve vakuu ve vzájemné vzdálenosti
jednoho metru protéká stálý proud jednoho ampéru, jestliže se vodiče přitahují
silou 2.10-7 N na jeden metr délky vodiče.
Ověřte si podle vzorce, že je tato definice správná.
Zde
¤ si můžete připomenout ostatní základní veličiny a jednotky
soustavy SI a jejich definice.
.
