Tác dụng của từ trường lên dây dẫn có dòng điện

Nếu chúng ta cố gắng đặt hai nam châm vòng vĩnh cửu giống hệt nhau với các cực đối diện, thì đến một lúc nào đó khi chúng lại gần nhau hơn, chúng sẽ bắt đầu hút nhau ngày càng nhiều hơn.

Và nếu bạn cố gắng đưa các nam châm giống nhau lại gần nhau hơn, nhưng với các cực cùng tên, thì ở một khoảng cách nhất định, chúng sẽ ngày càng cản trở sự hội tụ này, chúng sẽ cố gắng lan sang hai bên, như thể chúng đẩy nhau.

Điều này có nghĩa là gần các nam châm có một số vật chất phi vật chất thể hiện các tính chất này, gây ra tác dụng cơ học lên nam châm và cường độ của tác dụng này không giống nhau ở các khoảng cách khác nhau so với nam châm, càng gần thì càng mạnh. .Vật chất vô hình này được gọi là từ trường.

Khoa học từ lâu đã biết rằng nguồn gốc của từ trường là dòng điện. Trong nam châm vĩnh cửu, những dòng điện vi mô này nằm bên trong các phân tử và nguyên tử, nhưng có rất nhiều dòng điện như vậy và tổng từ trường là từ trường Nam châm vĩnh cửu.

Nếu chúng ta lấy một dây mang dòng điện riêng biệt, thì nó cũng có từ trường.Và từ trường này có thể tương tác với các từ trường khác theo cách tương tự. Đó là, một dây dẫn mang dòng điện tương tác với một từ trường bên ngoài.

Định luật về sự tương tác của một dây dẫn với dòng điện và từ trường được thiết lập bởi một nhà vật lý người Pháp Andre-Marie Ampere trong nửa đầu thế kỷ 19.

Ampe bằng thực nghiệm cho thấy một dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường chịu tác dụng của một lực có hướng và độ lớn phụ thuộc vào độ lớn và vị trí tương đối của dòng điện và vectơ cảm ứng từ của từ trường đặt dây dẫn dòng điện đó. Lực lượng này ngày nay được gọi là cường độ ampe… Đây là công thức của anh ấy:

Đây:

a là góc giữa chiều dòng điện và vectơ cảm ứng từ;

B - cảm ứng từ của từ trường ngoài tại vị trí của dây dẫn mang dòng điện;

I là cường độ dòng điện trong dây dẫn;

l là chiều dài tác dụng của dây dẫn mang dòng điện.

Độ lớn của lực tác dụng ở mặt của từ trường lên dây dẫn mang dòng điện bằng tích số của mô đun cảm ứng từ của chiều dài phần tử dây dẫn đặt trong từ trường và độ lớn của dòng điện trong dây dẫn và cũng tỉ lệ với sin của góc giữa chiều dòng điện và chiều của véc tơ cảm ứng từ.

Chiều của lực Ampe được xác định theo quy tắc bàn tay trái: nếu đặt bàn tay trái sao cho thành phần vuông góc của véc tơ cảm ứng từ B đi vào lòng bàn tay và bốn ngón tay duỗi thẳng hướng theo chiều dòng điện thì ngón cái cong 90 độ sẽ chỉ chiều của lực tác dụng lên một đoạn dây dẫn có dòng điện, tức là chiều của lực Ampe.

Vì từ trường tuân theo nguyên tắc chồng chất trường nên từ trường của dây dẫn mang dòng điện và từ trường đặt dây dẫn đó cộng lại trong không gian xung quanh dây dẫn.

Kết quả là, bức tranh về sự tương tác của dòng điện với từ trường trông như thể dây dẫn bị đẩy từ vùng có từ trường tập trung nhiều hơn sang vùng có từ trường ít tập trung hơn.

Vùng có từ trường mạnh hơn có thể hình dung chứa đầy các dây tóc bị kéo căng, có xu hướng đẩy dây dẫn về hướng mà các dây tóc yếu hơn.