В случае: два параллельных проводника с током притягиваются — объясните этот эффект через магнитную теорию и оцените зависимость силы от расстояния и силы тока
Пояснение (магнитная теория). Ток в первом длинном прямом проводнике создаёт вокруг себя магнитное поле, по правилу Био‑Савара / Ампера для бесконечно длинного провода: B(r)=μ0I12πrB(r)=\dfrac{\mu_0 I_1}{2\pi r}B(r)=2πrμ0I1, где rrr — расстояние от первого провода, μ0\mu_0μ0 — магнитная проницаемость вакуума (в среде с относительной проницаемостью μr\mu_rμr подставьте μ=μ0μr\mu=\mu_0\mu_rμ=μ0μr). Второй проводник, несущий ток I2I_2I2, испытывает силу Лоренца на элемент длины dld\mathbf{l}dl: dF=I2 dl×Bd\mathbf{F}=I_2\,d\mathbf{l}\times\mathbf{B}dF=I2dl×B. Для параллельных проводов величина силы на единицу длины равна FL=I2B(r)=μ0I1I22πr.
\frac{F}{L}=I_2 B(r)=\frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi r}. LF=I2B(r)=2πrμ0I1I2.
Направление силы определяется векторным произведением: при однонаправленных токах проводники притягиваются, при противоположно направленных — отталкиваются. Итого: сила пропорциональна произведению токов и обратно пропорциональна расстоянию: F∝I1I2r.
F\propto\frac{I_1 I_2}{r}. F∝rI1I2.
Формула справедлива для длинных прямых параллельных проводников, когда длина много больше расстояния между ними.
B(r)=μ0I12πrB(r)=\dfrac{\mu_0 I_1}{2\pi r}B(r)=2πrμ0 I1 ,
где rrr — расстояние от первого провода, μ0\mu_0μ0 — магнитная проницаемость вакуума (в среде с относительной проницаемостью μr\mu_rμr подставьте μ=μ0μr\mu=\mu_0\mu_rμ=μ0 μr ).
Второй проводник, несущий ток I2I_2I2 , испытывает силу Лоренца на элемент длины dld\mathbf{l}dl:
dF=I2 dl×Bd\mathbf{F}=I_2\,d\mathbf{l}\times\mathbf{B}dF=I2 dl×B.
Для параллельных проводов величина силы на единицу длины равна
FL=I2B(r)=μ0I1I22πr. \frac{F}{L}=I_2 B(r)=\frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi r}.
LF =I2 B(r)=2πrμ0 I1 I2 . Направление силы определяется векторным произведением: при однонаправленных токах проводники притягиваются, при противоположно направленных — отталкиваются.
Итого: сила пропорциональна произведению токов и обратно пропорциональна расстоянию:
F∝I1I2r. F\propto\frac{I_1 I_2}{r}.
F∝rI1 I2 . Формула справедлива для длинных прямых параллельных проводников, когда длина много больше расстояния между ними.